Mantenha a integridade e a flexibilidade na alimentação usando conectores D-Subminiatura com corrente nominal de 75 A

Os requisitos de energia para os eletrônicos estão aumentando em aplicações que incluem veículos elétricos (EVs), sistemas industriais e de telecomunicações, que exigem conectores robustos e confiáveis. Isso é particularmente verdadeiro na distribuição de energia. Os projetistas precisam de conectores de alta potência que ofereçam flexibilidade no número de posições, configurações de contato e terminações, mantendo a integridade de alta potência.

O conector D-subminiatura (D-sub) é talvez o conector multipinos mais popular em eletrônica e atende a muitos dos requisitos dos sistemas de energia. Ele está disponível em várias configurações e se adapta a milhares de aplicações. À medida que as demandas de energia aumentam, o D-sub precisa evoluir de acordo se os projetistas quiserem atender às necessidades de seus clientes.

Este artigo descreve brevemente o conector D-sub. Em seguida, apresenta uma solução de alta potência da Amphenol ICC e mostra como ela pode ser aplicada.

Como os conectores D-sub receberam seu nome

Os conectores D-sub são conectores básicos amplamente utilizados em várias aplicações nos campos de comunicação de dados, militar, de consumo, industrial, instrumentação e médico. Seu nome deriva do formato em D da carcaça dos conectores (Figura 1). Esse formato diferenciado faz com que ele tenha polarização fixa para evitar a inserção inadequada e garantir uma conexão segura.

Figura 1: o formato em D da carcaça de um conector D-sub fornece polarização para evitar o acoplamento inadequado e, ao mesmo tempo, garante conexão mecânica e elétrica seguras. (Fonte da imagem: Amphenol ICC)

Os conectores D-sub têm dois gêneros: as peças com contatos de pino são chamadas de plugues, enquanto as com contatos de soquete são chamadas de soquetes. A blindagem do soquete se encaixa firmemente dentro da blindagem do plugue. As carcaças externas oferecem resistência mecânica e continuidade elétrica, o que protege contra interferência eletromagnética (EMI). Uma variedade de opções de ferragens para montagem garante uma conexão segura.

As capas de proteção para alívio de tensão nos cabos estão disponíveis em materiais plásticos, metalizados ou metálicos. As capas metálicas e metalizadas entram em contato com a blindagem trançada do cabo blindado para reduzir ainda mais a EMI. As capas oferecem portas de saída retas ou angulares e incluem várias opções de travamento.

Conectores D-sub de alta potência

A Amphenol ICC oferece uma ampla variedade de conectores D-sub em formatos padrão e de alta densidade. Para atender às crescentes necessidades de energia de muitas aplicações, a empresa adicionou uma série de conectores D-sub de alta potência com contatos de potência de 75 amperes (A). Os conectores dessa série têm layouts de contato com dois, três, cinco ou oito contatos de potência (Figura 2).

Figura 2: os layouts dos contatos dos conectores da série D-sub de alta potência da Amphenol oferecem dois, três, cinco ou oito contatos. (Fonte da imagem: Amphenol ICC)

Os layouts classificados com um W na Figura 2, como o 5W5, indicam que os contatos de alimentação estão todos no mesmo plano no corpo do conector. Aqueles classificados com um V indicam que um dos contatos é rebaixado no corpo do conector tipo soquete e ressaltado no corpo nos plugues. Um contato é engatado antes dos outros, permitindo que o terra ou outra fonte seja engatada antes que os outros pinos façam contato. Os contatos nos layouts estilo W são conectados simultaneamente quando os conectores tipo plugue e soquete são encaixados.

Os tamanhos de carcaça do conector D-sub são A, B, C, D e E. Esses são rótulos históricos baseados nos layouts originais dos pinos do conector tipo D. A carcaça A tem 15 pinos padrão, a B tem 25, a C tem 37, a D tem 50 e a E tem 9. Os conectores D-sub de alta potência usam pinos mais grossos e incorporam proporcionalmente menos pinos em um determinado tamanho de carcaça.

Os conectores D-sub de alta potência da Amphenol fornecem 75 A por contato com uma tensão máxima de 300 volts. Os contatos acoplados têm uma resistência em série inferior a 7,3 miliohms (mΩ). A resistência representa uma queda de menos de 0,55 volt nos contatos a 75 A. A corrente nominal é determinada com base na norma UL 1977, "Component Connectors for Use in Data, Signal, Control, and Power Applications". O teste em si é baseado na temperatura do conector com carga nominal: "A temperatura de um dispositivo, quando medida nos pontos de teste, não deve exceder o Índice Térmico Relativo (+130 °C) do material isolante" quando o dispositivo estiver conduzindo sua corrente nominal máxima de 75 A.

O Índice Térmico Relativo (RTI) é a temperatura máxima de serviço na qual as propriedades críticas de um material permanecerão dentro dos limites aceitáveis por um longo período. Um conector 8W8 típico configurado com oito contatos apresenta um aumento de temperatura de 75 °C com uma corrente de 75 A (Figura 3).

Figura 3: aqui é mostrado o aumento de temperatura medido de um conector 8W8 de alta potência a 75 A. (Fonte da imagem: Amphenol ICC)

Os conectores são dimensionados para operar em uma faixa de temperatura de -55 °C a +125 °C. A especificação de corrente máxima pressupõe que o conector esteja em temperatura ambiente e é reduzida com base em sua temperatura real (Figura 4).

Figura 4: aqui é mostrado um exemplo de uma curva típica de redução de temperatura para um conector 8W8 com contatos soldados. (Fonte da imagem: Amphenol ICC)

Os contatos do conector D-sub de alta potência da Amphenol ICC estão disponíveis nas versões para solda, crimpagem e com ângulo reto para atender aos requisitos de montagem de placa de circuito impresso, painel e cabo.

Configurações típicas de conectores de alta potência

O DA3W3PA009KLF da Amphenol ICC é um invólucro tipo plugue de três posições montado em uma carcaça A. Ele aceita contatos de plugue como o pino 8638PPC7506LF, um pino de contato usinado com uma conexão crimpada. Esse tipo de conexão é usada em um conector montado em cabo. Um contato alternativo é o 8638PPS7506LF, um plugue usinado com uma terminação de contração para solda.

Outra versão do invólucro 3W3 é o DA3W3SA009KLF. É necessário um contato de soquete usinado com terminação de crimpagem como o 8638PSC7506LF. Estão disponíveis vários contatos de plugue e soquete com terminações de crimpagem e solda.

O DBV5W5P500H9KLF da Amphenol ICC é um exemplo de conector de ângulo reto destinado à montagem em placa de circuito impresso (PCI). É um conector 5W5 de cinco contatos que inclui os contatos do plugue (Figura 5).

Figura 5: o DBV5W5P500H9KLF é um conector 5W5 de cinco contatos para montagem em placa de circuito impresso com contatos de plugue integrados. (Fonte da imagem: Amphenol ICC)

Os conectores oferecem uma variedade de acessórios de montagem em placas de circuito impresso e painéis para garantir o travamento seguro dos corpos dos conectores. Os acessórios frontais incluem insertos roscados ou parafusos fêmea com rosca M3 ou UNC 4-4. Os acessórios de montagem em placa incluem suportes de metal e pinos de travamento (Figura 6).

Figura 6: vários acessórios de montagem podem ser usados para fixar os conectores em uma placa de circuito impresso. (Fonte da imagem: Amphenol ICC)

O plugue 5W5, mostrado na Figura 5, inclui pinos de travamento para montagem na placa de circuito impresso e parafusos fêmea para travar o conector correspondente. O soquete correspondente aos conectores de ângulo reto e as versões de dois, três e oito contatos também estão disponíveis.

Aplicações para os D-sub de alta potência

Um exemplo de aplicações para a série D-sub de alta potência inclui a Indústria 4.0, onde eles podem fornecer energia para computadores industriais. Diferentemente dos PCs comuns, esses sistemas embarcados são projetados para operar em ambientes adversos. Eles são expostos a choques, vibrações e grandes variações de temperatura. Os conectores de alta potência oferecem conexões confiáveis com configurações flexíveis de contato. Da mesma forma, esses conectores podem alimentar controladores lógicos programáveis (PLCs) e outros componentes eletrônicos de automação de máquinas.

Conclusão

Os conectores D-sub de alta potência da Amphenol ICC ampliam a variedade de aplicações do venerável conector D, acrescentando conexões de energia confiáveis com uma corrente nominal máxima de 75 A em até oito linhas.