So wählen Sie DC-Stromanschlüsse aus: Die Grundlagen

Jun 11, 2023

Die Auswahl eines Gleichstromsteckverbinders ist ein oft übersehener Aspekt des endgültigen Entwurfs eines Ingenieurs. Obwohl es sich bei Gleichstromsteckverbindern um relativ einfache und unkomplizierte Komponenten handelt, sind dennoch grundlegende Kenntnisse erforderlich, um sicherzustellen, dass der richtige Steckverbinder ausgewählt wird.

Gleichstromsteckverbinder, auch Hohlstecker genannt, verfügen über vom Hersteller angegebene Strom- und Spannungswerte, um die Zuverlässigkeit bei Stromversorgungsanwendungen zu gewährleisten. Die Buchse und der Stecker eines Standard-Gleichstromsteckverbinders verfügen normalerweise über zwei Leiter. Ein Leiter liegt frei und der zweite Leiter ist versenkt, wodurch ein versehentlicher Kurzschluss zwischen den beiden Leitern verhindert wird. Da Hohlstecker fast immer zur Stromversorgung einer Endanwendung verwendet werden, besteht praktisch keine Gefahr einer Beschädigung anderer Komponenten durch das Einstecken eines Gleichstromsteckers in einen falschen Anschluss.

In der Elektronikindustrie gibt es drei allgemein akzeptierte Konfigurationen für Gleichstromsteckverbinder: Buchse, Stecker und Buchse. Eine Gleichstrombuchse ist für die Stromversorgung zuständig und wird normalerweise auf der Leiterplatte oder dem Gehäuse eines elektronischen Geräts montiert. Gleichstromsteckdosen sind ebenfalls für die Stromversorgung gedacht, befinden sich aber stattdessen am Ende eines Netzkabels. Schließlich liefern Gleichstromstecker Strom aus einem Netzteil, indem sie an eine geeignete Gleichstrombuchse oder -steckdose angeschlossen werden. Abbildung 1 unten zeigt diese gängigen Konfigurationen.

Während die Definitionen von Buchsen, Steckern und Buchsen in der Branche gut standardisiert sind, sind die Geschlechtsdefinitionen für Gleichstromanschlüsse weniger einheitlich. Viele Ingenieure folgen einfach den Geschlechterkonventionen der HF-Steckverbinderindustrie, die das Geschlecht eines Hohlsteckers anhand der Konfiguration des Mittelstifts definieren. Daher werden Gleichstromsteckverbinder mit einem Mittelstift normalerweise als männliche Steckverbinder und der Gegenstecker als weibliche Steckverbinder definiert. Diese Definitionslinie kann manchmal verwirrend sein, wenn es um den Unterschied zwischen männlichen und weiblichen Buchsen und Steckern geht, aber Abbildung 2 liefert Beispiele zur Verdeutlichung.

Ein paar wichtige Spezifikationen bei der Entscheidung für einen geeigneten Hohlstecker sind die Durchmesser des Innenstifts und der Außenhülse. In den folgenden Tabellen sind die gängigsten Durchmesser für diese Spezifikationen aufgeführt.

Obwohl ein gemeinsames Spiel noch standardisiert werden muss, sollte der Durchmesser der Innenhülse, die mit dem Innenstift verbunden ist, etwas größer sein als der des Gegenstifts. Wenn es um die Außenhülse und den Gegenstecker geht, ist der Abstand für die ordnungsgemäße Funktion des Steckverbinders nicht entscheidend, da die Gegenverbindung zur Außenhülse eine freitragende Flachfeder ist.

Zusätzlich zu den Durchmessern des Innenstifts und der Außenhülse ist die Einstecktiefe eine weitere zu beachtende Spezifikation des Gleichstrom-Stromanschlusses. Ein Konstrukteur wird häufig feststellen, dass die Einstecktiefe der Buchse geringer ist als die Länge des Steckergehäuses. Dies liegt daran, dass es bei bestimmten Installationen wichtig ist, die Tiefe der Gehäusewand zu berücksichtigen.

Wenn diese zusätzliche Tiefe nicht berücksichtigt wird, ist die Lauflänge möglicherweise zu kurz, um richtig mit der Buchse in der Installation zusammenzupassen. In anderen Fällen, in denen der Steckerzylinder beim Einsetzen in die Buchse nicht vollständig umschlossen sein muss, ist eine längere Zylinderlänge als das Verhältnis der Einstecktiefe akzeptabel.

Eine Standard-Gleichstrombuchse oder ein Standard-Gleichstromstecker verfügt über zwei Leiter, wobei der mittlere Stift typischerweise für die Stromversorgung und die äußere Hülse normalerweise für die Erdung zuständig ist. Eine Umkehrung dieser Leiterkonfiguration ist jedoch akzeptabel. Bei bestimmten Steckdosenmodellen ist auch ein dritter Leiter verfügbar, der mit dem äußeren Hülsenleiter einen Schalter bildet. Dieser Schalter kann verwendet werden, um das Einstecken des Steckers zu erkennen oder anzuzeigen oder um zwischen Stromquellen zu wählen, je nachdem, wann der Stecker eingesteckt ist oder nicht.

Wie bei vielen Komponenten gibt es mehrere Optionen für die Montage einer Gleichstrombuchse an einer Endanwendung.

Gleichstrombuchsen für die Schalttafelmontage bieten den Komfort, sie überall am Produktchassis zu montieren, ohne dass für den Anschluss an die elektronischen Schaltkreise Kabel erforderlich sind. Wenn es um leiterplattenmontierte Gleichstrombuchsen geht, sind Oberflächenmontage (SMT) und Durchsteckmontage in horizontaler oder vertikaler Ausrichtung am gebräuchlichsten.

Eine Reihe von Gleichstrom-Buchsen mit SMT-Signalanschlüssen bieten auch Durchgangsstifte oder Laschen, um die Buchse noch besser auf der Leiterplatte zu befestigen. Diese Laschen können elektrisch verbunden sein oder auch nicht, werden aber durch eine Durchgangslochverlötung mit der Leiterplatte verbunden.

Andere Formen von Stabilisierungsstiften sind nicht leitend und passen fest in Löcher in der Leiterplatte. Mittelmontierte SMT-Gleichstrombuchsen sind eine weitere Option, bei der die Buchse in einer aus der Leiterplatte herausgeführten Öffnung sitzt, wodurch eine Option mit geringerer Bauhöhe für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot entsteht.

Trotz der Fähigkeit, Strom und Spannung zu übertragen, werden Standard-Audioanschlüsse nicht für die Stromversorgung einer elektronischen Anwendung empfohlen. Dies liegt daran, dass nicht alle Hersteller einen Audioanschluss für die erforderlichen Spannungs- und Stromstärken angeben. Zweitens: Wenn ein Audiostecker an eine Stromversorgung angeschlossen wäre, könnten seine freiliegenden Leiter leicht zu einem versehentlichen Kurzschluss zwischen zwei oder mehr Leitern führen. Wenn schließlich ein Audiostecker Strom liefern würde, wäre es einfach, ihn an andere Audiobuchsen anzuschließen, die nicht für den Stromempfang vorgesehen sind, wobei die Möglichkeit besteht, dass interne Komponenten beschädigt werden.

Im Gegensatz zu Audioanschlüssen sind USB-Anschlüsse weithin für ihre Leistungsfähigkeit bei der Stromversorgung und Datenübertragung bekannt. Allerdings waren ihre maximalen Leistungswerte bis zur Erfindung des USB-Typ-C-Standards begrenzter.

Der USB-Typ-C-Stecker mit seinen vier Strom- und vier Erdungskontakten hat einen Nennstrom von bis zu 5 A, eine maximale Nennspannung von 20 V und eine Nennleistung von bis zu 100 W. Diese Stromversorgungsfähigkeit hat ihn zu einer attraktiven Lösung für die Stromversorgung gemacht Aufgrund der weiten Verbreitung von USB Typ-C und der vereinfachten Designintegration können ausschließlich Anwendungen eingesetzt werden. Bei Anwendungen, bei denen das Laden oder die Stromversorgung die einzige Funktion ist, können die Pins für die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung jedoch unnötige Kosten verursachen. Daher haben sich rein strombetriebene USB-Typ-C-Anschlüsse ohne Datenübertragungsstifte als kostengünstigere Option für rein strombetriebene Designs herausgestellt.

Mit den richtigen Informationen ausgestattet, dürfte die Auswahl eines DC-Stromanschlusses kaum Probleme bereiten. Achten Sie darauf, die Durchmesser des Innenstifts und der Außenhülse sowie die Einstecktiefe zu beachten, um ordnungsgemäße Passverbindungen zwischen Buchsen und Steckern sicherzustellen. CUI Devices bietet eine Reihe von Gleichstrom-Buchsen, -Steckern und -Buchsen mit zahlreichen Montagearten und anderen Konfigurationen an, während die Steckanleitung auf jeder Produktseite die Suche nach kompatiblen Buchsen und Steckern noch weiter vereinfacht.

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