Cómo seleccionar conectores de alimentación de CC: conceptos básicos

Jun 11, 2023

La selección de un conector de alimentación de CC es un aspecto que a menudo se pasa por alto en el diseño final de un ingeniero. Aunque son un componente relativamente simple y directo, los conectores de alimentación de CC aún requieren una comprensión básica para garantizar que se seleccione el conector adecuado.

También conocidos como conectores de barril, los conectores de alimentación de CC tendrán valores nominales de corriente y voltaje especificados por el fabricante para garantizar la confiabilidad en las aplicaciones de suministro de energía. El conector y el enchufe de un conector de alimentación de CC estándar suelen tener dos conductores. Un conductor está expuesto y el segundo conductor está empotrado, lo que ayuda a evitar un cortocircuito accidental entre los dos conductores. Debido a que los conectores cilíndricos casi siempre se utilizan para suministrar energía a una aplicación final, prácticamente no hay riesgo de dañar otros componentes al enchufar un conector de alimentación de CC en un puerto incorrecto.

En la industria electrónica, existen tres configuraciones comúnmente aceptadas para los conectores de alimentación de CC: conector, enchufe y receptáculo. Un conector de alimentación de CC es responsable de recibir energía y, por lo general, se monta en la placa de circuito impreso o en el chasis de un dispositivo electrónico. Los receptáculos de alimentación de CC también están destinados a recibir energía, pero en su lugar se encuentran en el extremo de un cable de alimentación. Por último, los enchufes de alimentación de CC suministran energía desde una fuente de alimentación mediante la conexión a un enchufe o receptáculo de alimentación de CC adecuado. La figura 1 a continuación muestra estas configuraciones comunes.

Si bien las definiciones de tomas, enchufes y receptáculos están bien estandarizadas dentro de la industria, las definiciones de género para los conectores de alimentación de CC no lo están tanto. Muchos ingenieros simplemente siguen las convenciones de género de la industria de conectores de RF, que define el género de un conector de barril en función de la configuración del pin central. Por lo tanto, los conectores de alimentación de CC con un pin central generalmente se definen como conectores macho y el conector de acoplamiento como hembra. Esta línea definitoria a veces puede confundirse al abordar la diferencia entre los conectores y enchufes macho y hembra, pero la Figura 2 proporciona ejemplos para ayudar a aclarar.

Algunas especificaciones clave al decidir sobre un conector de barril apropiado son los diámetros del pin interior y del manguito exterior. En las tablas a continuación se enumeran los diámetros más comunes para estas especificaciones.

Aunque aún no se ha estandarizado una holgura común, el diámetro del manguito interior, que interactúa con el pasador interior, debe ser ligeramente mayor que el del pasador de acoplamiento. Cuando se trata del manguito exterior y el conector de acoplamiento, la holgura no es crítica para el correcto funcionamiento del conector porque la conexión de acoplamiento al manguito exterior es un resorte plano en voladizo.

Además de los diámetros del pin interior y del manguito exterior, la profundidad de inserción es otra especificación del conector de alimentación de CC a tener en cuenta. Un diseñador a menudo encontrará que la profundidad de inserción del enchufe es menor que la longitud del cilindro del enchufe. Esto se debe a que es importante tener en cuenta la profundidad de la pared del chasis en ciertas instalaciones.

Si no se tiene en cuenta esa profundidad adicional, es posible que la longitud del cañón sea demasiado corta para acoplarse correctamente al gato en la instalación. En otros casos en los que no se requiere que el cilindro del enchufe esté completamente encerrado cuando se inserta en el conector, es aceptable una longitud del cilindro más larga que la relación de profundidad de inserción.

Un conector o enchufe de alimentación de CC estándar tiene dos conductores con el pin central típicamente para la alimentación y el manguito exterior típicamente para la conexión a tierra. Sin embargo, es aceptable invertir la configuración de este conductor. Un tercer conductor que forma un interruptor con el conductor del manguito exterior también está disponible en ciertos modelos de tomas de corriente. Este interruptor se puede utilizar para detectar o indicar la inserción del enchufe o para seleccionar entre fuentes de alimentación en función de cuándo se inserta o no el enchufe.

Al igual que con muchos componentes, existen varias opciones para montar un conector de alimentación de CC en una aplicación final.

Los conectores de alimentación de CC de montaje en panel ofrecen la comodidad de montarse en cualquier parte del chasis del producto con la compensación de necesitar cables para conectarse al circuito electrónico. Cuando se trata de conectores de alimentación de CC montados en PCB, los más comunes son el montaje en superficie (SMT) y el orificio pasante en orientación horizontal o vertical.

Varios conectores de alimentación de CC con conexiones de señal SMT también ofrecerán clavijas o lengüetas de orificio pasante para asegurar aún más el conector en la PCB. Estas lengüetas pueden o no estar conectadas eléctricamente, pero estarán soldadas a través de un orificio a la placa de circuito impreso.

Otras formas de clavijas de estabilización no son conductoras y encajan con interferencia en los orificios de la placa de circuito impreso. Los conectores de alimentación de CC SMT de montaje medio son otra opción en la que el conector se asienta en una abertura enrutada fuera de la placa de circuito impreso, lo que crea una opción de perfil más bajo para aplicaciones con limitaciones de espacio.

Incluso con la capacidad de transferir corriente y voltaje, no se recomiendan los conectores de audio estándar para alimentar una aplicación electrónica. Esto se debe a que no todos los fabricantes especifican un conector de audio para las capacidades de voltaje y corriente necesarias. En segundo lugar, si se conectara un enchufe de audio a una fuente de alimentación, sus conductores expuestos podrían causar fácilmente un cortocircuito accidental entre dos o más de los conductores. Por último, si un enchufe de audio estuviera suministrando energía, sería fácil conectarlo a otros enchufes de audio que no estén destinados a recibir energía con la posibilidad de dañar los componentes internos.

A diferencia de los conectores de audio, los conectores USB son ampliamente conocidos por sus capacidades de suministro de energía y transferencia de datos. Sin embargo, sus clasificaciones de potencia máxima estaban más limitadas hasta la invención del estándar USB Type-C.

El conector USB tipo C con sus cuatro contactos de alimentación y cuatro de tierra tiene una clasificación de corriente de hasta 5 A, una clasificación de voltaje máxima de 20 V y una clasificación de potencia de hasta 100 W. Esta capacidad de suministro de energía lo ha convertido en una solución atractiva para la alimentación. -solo aplicaciones debido a la adopción generalizada de USB Type-C y la integración de diseño simplificada. Sin embargo, en aplicaciones donde la carga o la alimentación es la única función, los pines de transferencia de datos de alta velocidad pueden agregar costos innecesarios. Como resultado, los conectores USB tipo C de solo alimentación sin pines de transferencia de datos se han convertido en una opción más económica para los diseños de solo alimentación.

Armado con la información correcta, la selección de un conector de alimentación de CC debería causar pocos problemas. Tenga cuidado de anotar los diámetros del pin interior y del manguito exterior, así como la profundidad de inserción, para garantizar conexiones de acoplamiento adecuadas entre los conectores y los enchufes. CUI Devices ofrece una gama de conectores, enchufes y receptáculos de alimentación de CC disponibles con numerosos estilos de montaje y otras configuraciones, mientras que su guía de acoplamiento en la página de cada producto simplifica aún más el proceso de encontrar conectores y enchufes compatibles.

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