סוקטים בעלי התנגדות מגעים נמוכה מהווים את לב המחברים עבור זרם גבוה

יישומים הדורשים העברת זרם גבוה ומתח גבוה דרך מחברים ממשיכים לגדול. יישומים אלה כוללים טעינת רכבים חשמליים (EV), סוללות גיבוי לכל הבית וסוללות התומכות בייצור ואחסון חכם של חשמל. הם נמצאים גם בתחום המתרחב של מרכזי נתונים, שבהם יחידות פילוג הספקת-כוח (PDUs‏), ספקי כוח אל-פסק (UPSs‏), נתבים ומדפי הספקת-כוח מנהלים כניסות זרם גבוה במתח גבוה. מערכות ייצור וברצפת המפעל, רובוטיקה ופקדי סביבה דורשים גם הם מחברים מיוחדים אלה.

המחברים ביישומים אלה צריכים לתמוך בכניסות זרם ומתח גבוה במקומות יותר ויותר קטנים ללא הפסדים מיותרים. העברת הספק יעילה חשובה גם כדי למנוע מפלי מתח המובילים להתחממות-יתר, העלולות לפגוע בציוד ולהצית שריפות. במקביל, מחברים אלה חייבים לתמוך בהרכבה מהירה ואוטומטית תוך הגנה מפני שגיאות כדי למנוע נזק לציוד ועיבוד-חוזר.

טכנולוגיית זרם גבוה ומתח גבוה אחת העובדת בסוגים רבים ושונים של מחברים היא טכנולוגיית סוקט COEUR של Molex, הממזערת את התנגדות המגעים ביישומי זרם גבוה. מוצרים הבנויים סביב סוקטים COEUR מבטיחים חיבורים מאובטחים, מאפשרים כניסה של יותר התקנים בפחות מקום ומייעלים את הייצור.

הליבה של מחברי זרם גבוה ומתח גבוה

הסוקטים COEUR הם בצורת קונוס שבו מספר קורות מגע זוויתיות עשויות זהב מוליך ביותר מסודרות במעגל (איור 1). הקטרים נעים בין 3.40 מ"מ ל-11.00 מ"מ, והם משולבים עם פיני כסף בגודל המתאים עבור Press Fit‏.

איור 1: מחברי שקע C OEUR מעניקים התנגדות מגעים נמוכה עבור יישומי זרם גבוה ומתח גבוה עם קורות מגעים מזהב המסודרות בצורת קונוס המתרחב בחלק העליון. (מקור התמונה: Molex)

הפינים נוגעים בקורות המגעים בנקודות הצרות ביותר של הקונוסים, ומעבר להן הקורות מתרחבות מעט בקצות הקונוסים. הצורה הזוויתית מבטיחה שלכל פס יש אזור מגע אליפטי, לא רק מגע נקודתי, עם הפין המוכנס. שטחי המגע הגדולים יותר גורמים להתנגדות מגעים נמוכה יותר, תוך הפחתת מפלי המתח והחום הנוצרים מהמחברים.

יתרון נוסף של תכן בעל התנגדות מגעים נמוכה זה הוא היכולת לארוז רכיבים אלקטרוניים בצפיפות רבה יותר זה לזה, ובכך לחסוך מקום. סוקטים COEUR הם כולם בגובה 10.0 מ"מ, גובה המתאים עבור מספר תרחישי חיבור, כמו חוט-ללוח, חוט-לדופן, לוח-ללוח ולוח-לפס-צבירה.

מאפייני מחברי מתח גבוה וזרם גבוה

פתרונות חיבוריות המשתמשים בטכנולוגיית סוקטים COEUR מתוכננים לטפל בזרמים גבוהים ומתחים גבוהים. לדוגמה, מערכת החיברורים בין פינים לסוקטים Sentrality‏ יכולה לטפל ב-A‏ 75‏ עד A‏ 350‏ ועד V‏ 1,000‏ עם התנגדויות מגעים בין mΩ‏ 0.20‏ ו-mΩ‏ 0.40‏. מאפיינים אלה מאפשרים למערכת (איור 2) לחבר ביעילות לוחות מעגלים מודפסים (PCBs) זה לזה או לפסי צבירה ביישומי אחסון אנרגיה ביתיים, אוטומציה תעשייתית, רשתות ותקשורת.

איור 2: במערכת החיברורים בין פינים וסוקטים Sentrality , הסוקטים COEUR מאפשרים חיבוריות בזרם גבוה ובמתח גבוה עם לוחות P CB ופסי-צבירה. המערכת ממזערת את גובה הגיבוב של הלוחות ומשפרת את טולרנס גיבוב הלוחות עם התיישרות-עצמית רדיאלית של ±1.00 מ"מ. (מקור התמונה: Molex)

במחברי חוט-ללוח SW1‏, הסוקטים COEUR עם התנגדות מגעים של mΩ‏ 0.25‏ מאפשרים העברה בטוחה של A‏ 120‏ עד A‏ 300‏ ב-V‏ 1,000‏ על פני גודלי חוטים של AWG‏ 2‏ עד AWG‏ 4/0‏ (קטרים של 0.258 אינץ' עד 0.45 אינץ'). המחברים עם מעטה פוליבוטילן טרפתאלט (PBT‏) (איור 3) נפוצים ביישומי אחסון אנרגיה ברצפת מפעל, רובוטיקה ובתים.

איור 3: חיברורי SW1 משתמשים בסוקטים COEUR לחיבור בטוח של כבלי זרם גבוה ומתח גבוה עם לוחות PCB ופסי-צבירה. הנעילה הפוזיטיבית ביד אחת גם מונעת כיפופי כבלים עם חיבור של 90°. (מקור התמונה: Molex)

מציאת ההתאמה הנכונה עם מחברי מתח גבוה וזרם גבוה

טכנולוגיית סוקטים COEUR ממזערת את המקום הדרוש עבור מימוש חיבורי מתח גבוה וזרם גבוה. מחברים כמו מערכת Sentrality שומרים על גובה גיבוב נמוך בין PCBs‏ או פסי צבירה. בעוד שללוח מסוים יש אפשרות לטכנולוגיית Press Fit‏ או הרכבה משטחית (SMT), המתכננים יכולים לבחור Press Fit‏ עבור לוח אחר עבור גובה גיבוב של 1.50 מ"מ, הרכבת SMT עבור גובה גיבוב של 1.75 מ"מ, או אפשרות הרכבת-בורג עבור גובה גיבוב של 4.5 מ"מ.

למחבר כבל-ללוח או כבל-לפס צבירה HyperQube‏ (איור 4) יש גם גודל קטן של 12.3 מ"מ על 15.5 מ"מ. הוא משתמש בטכנולוגיית סוקטים COEUR כדי לטפל ב-A‏ 120‏ עם התנגדות מגעים של mΩ‏ 0.20‏ על-גבי AWG‏ 6‏ עד AWG‏ 2‏ (קוטר של 0.162 אינץ' עד 0.258 אינץ'). המידות בחיבור של HyperQube הן 19.5 מ"מ על 43.7 מ"מ על 17.7 מ"מ.

איור 4: מחברי HyperQube הם דרך קומפקטית לחיבור חוטי או כבלי זרם גבוה ל-PCBs‏ או פסי צבירה. תכן הרכבת בורג ניתן להסרה, פיני מיקום מקודדים מכנית וקידוד צבעים מייעלים את התקנת HyperQube. (מקור התמונה: Molex)

בנוסף לניצול יעיל של המקום על הלוח, מתכנני אלקטרוניקה חוששים מהתאמת רדיוסי הכיפוף המינימליים של הכבלים. הם מחפשים תכנים המאפשרים חיבור כבלים ללא כיפוף, למשל, עם אפשרות תכן של 90° וסיבוב של 360° במהלך ההרכבה. מחברי HyperQube ו-SW1 מאופשרי סוקטים COEUR עושים זאת. למחברי UltraWize יש גם גיאומטריה של 90° לחיבור ל-PCBs עם פיני מיקום מדורגים וחסכוניים במקום (איור 5) היכולים לטפל ב-A‏ 170‏ ו-V‏ 125‏ עם התנגדות מגעים של mΩ‏ 0.4‏.

איור 5: מחברי UltraWize הם בעלי פיני מיקום מדורגים לחיבור יעיל של חוטים הנושאים עד A‏ 170‏ ב-V‏ 125‏ ללוחות. יש להם חסינות דליקות UL94V-0, עמידות דיאלקטרן AC‏V‏ 125‏, וחסינות בידוד DC‏V‏ 500‏. (מקור התמונה: Molex)

מוצרים מסוימים, כמו מערכת Sentrality וחיברורי ממשק חיבור-עיוור (BMI‏) PowerWize‏ (איור 6), מאפשרים גם התיישרות-עצמית רדיאלית, היכולה למתן הצטברות טולרנסים. מחברי פאנל-ללוח ופאנל-לפס-צבירה PowerWize BMI הם בעלי התיישרות-עצמית רדיאלית של ±2.00 מ"מ, ביחד עם מסילות הנחיה מובנות עבור התיישרות גסה, ביישומים המטפלים ב-A‏ 75‏ עד A‏ 185‏ עם התנגדות מגעים של mΩ‏ 0.10‏ עד mΩ‏ 0.25‏.

איור 6: מחברי PowerWize BMI תומכים בחיבור עיוור עם מסילות הנחיה והתיישרות-עצמית של ±2.00 מ"מ. אפשרויות הרכבת-בורג וזנב-הלחמה מחברות אותם לפסי צבירה ול-PCBs‏. (מקור התמונה: Molex)

מתכנני מערכות אלקטרוניות בזרם גבוה ומתח גבוה צריכים גם לייעל את ההרכבה. מחברים מאופשרי-סוקטים-COEUR‏ רבים מסופקים בצורת סרט או סליל, או במגשי Pick-and-Place‏ עבור הרכבה אוטומטית. מאפיינים כמו קידוד מכני, קידוד צבעים וקליקים נשמעים מונעים טעויות אנוש במהלך ההרכבה. מחברים מאופשרי-סוקטים-COEUR‏ מדורגים עבור מינימום של 200 מחזורי חיבור-ניתוק בהתאם ל-EIA-364‏.

הבטחת בטיחות בסביבה עם זרם גבוה ומתח גבוה

עבור יישומים עם זרמים גבוהים ומתחים גבוהים, הבטיחות חשובה לפחות כמו חיסכון במקום והרכבה יעילה. תכנים בטוחים-לנגיעה, חסינות בפני בעירה, חומרים פחות רעילים ותחומי טמפרטורות פעולה רחבים הם חלק מהדרכים שבהן מתכנני רכיבים הפכו את המחברים הללו לבטוחים יותר.

מחברים רבים המשתמשים בסוקטים COEUR כדי לאפשר זרימה יעילה של זרמים גבוהים מתוכננים להיות בטוחים-לנגיעה, כלומר רכיבים נושאי זרם עטופים, סגורים או מוגנים בדרך אחרת מפני מגע ישיר של בני אדם. המחברים המתוכננים להיות בטוחים-לנגיעה כוללים את HyperQube‏, BMI‏ PowerWize‏, ומחברי לחיצה חוט-ללוח PowerWize‏ כמו גם מכללים (איור 7‏). מחברי לחיצה PowerWize‏ משתמשים בגאומטריית לחיצה עם שמונה-צדדים כדי לחבר בבטחה חוטים מ-AWG‏ 10‏ עד AWG‏ 1/0‏ (קטרים של 0.120 אינץ' עד 0.525 אינץ') ל-PCBs‏ או פסי צבירה. תכן הרכבת-בורג שלהם כולל פיני ראש ושקעים ננעלים PBT‏ עם משוב נשמע בטוחים-לנגיעה.

איור 7: רכיבי מחברי לחיצה PowerWize משתמשים בפרופיל לחיצה בעל 8-צדדים כדי לשמור על התנגדות מגעים נמוכה בחוטי AWG‏ 10‏ עד AWG‏ 1/0‏ המטפלים ב-A‏ 120‏ עד A‏ 175‏ ב-V‏ 300‏ עד V‏ 600‏. פיני הראש, בתי המחבר והמכללים הם PBT‏ בטוחים-לנגיעה. (מקור התמונה: Molex‏)

PBT נפוץ ביישומי אלקטרוניקה הודות לבידוד החשמלי המעולה שלו. הוא משמש במחברי UltraWize, PowerWize, HyperQube ו-SW1. מחברים אלה מדורגים גם כנטולי-הלוגן או עם מעט הלוגן, ומבטיחים למשתמשים שבמקרה של שריפה, העשן מהרכיבים יהיה פחות רעיל.

ל-PBT יש גם תכונות עיכוב-בעירה טובות, אפילו ללא שימוש במעכב בעירה מבוסס-הלוגן. כל המחברים שהוזכרו לעיל מדורגים לעמידות בעירה UL 94V-0‏, כלומר כל להבה תכבה-מעצמה בתוך 10 שניות מהסרת מקור ההצתה מבלי לייצר טפטופים בוערים.

סיכום

מספר קורות המגעים בזווית של טכנולוגיית סוקטים COEUR‏ מבטיחות התנגדות מגעים נמוכה כדי לאפשר מעבר זרם גבוה עם מפלי מתח או יצירת חום מינימליים. עם תכונות אלו, סוקטים COEUR מהווים את הלב של מספר סוגי מחברים המתוכננים לשאת חשמל בזרם גבוה ומתח גבוה.

מחברים המשתמשים בסוקטים COEUR מתוכננים גם עבור נצילות מקום וקלות הרכבה על PCBs‏, פסי צבירה, פאנלים ודפנות. חומרים מעכבי בעירה ובטוחים-לנגיעה, קידוד מכני מחושב ומספר אפשרויות הרכבה הופכים מחברים עם סוקטים COEUR לבחירה טובה עבור יישומים, החל מאחסון אנרגיה ביתי וטעינת רכבים חשמליים ועד לרצפת המפעל ומרכזי נתונים.

Rolf Horn, Applications Engineer at DigiKey קרדיט: DigiKey