รักษาความสมบูรณ์และความยืดหยุ่นของพลังงานไฟฟ้าโดยใช้คอนเนคเตอร์ D-Subminiature ที่มีพิกัดกระแสไฟ 75 A

ความต้องการพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มมากขึ้นในการใช้งานต่างๆ เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า (EV) และระบบอุตสาหกรรมและโทรคมนาคม ล้วนแต่ต้องการคอนเนคเตอร์ที่ทนทานและเชื่อถือได้ ซึ่งเป็นความจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการจ่ายพลังงาน โดยนักออกแบบต้องใช้คอนเนคเตอร์ไฟฟ้าแรงสูงที่มีความยืดหยุ่นในด้านจำนวนตำแหน่ง การกำหนดค่าหน้าสัมผัส และช่องเชื่อมต่อ พร้อมทั้งยังคงความสมบูรณ์ของไฟแรงสูงไว้

คอนเนคเตอร์ D-subminiature (D-sub) อาจเป็นคอนเนคเตอร์มัลติพินที่เป็นที่นิยมมากที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และตอบสนองข้อกำหนดต่างๆ มากมายของระบบไฟฟ้า มีให้เลือกใช้หลายรูปแบบและเหมาะกับการใช้งานหลายพันแบบ เนื่องจากความต้องการพลังงานที่เพิ่มมากขึ้น คอนเนคเตอร์ D-sub จึงต้องพัฒนาตามไปด้วยหากผู้ออกแบบต้องการที่จะตอบสนองความต้องการของลูกค้า

บทความนี้จะอธิบายเกี่ยวกับคอนเนคเตอร์ D-sub โดยสังเขป จากนั้นจึงนำเสนอโซลูชันสำหรับไฟฟ้าแรงสูงจาก Amphenol ICC และแสดงให้เห็นว่าสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างไร

ชื่อคอนเนคเตอร์ D-sub มาจากไหน

คอนเนคเตอร์ D-sub เป็นคอนเนคเตอร์พื้นฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่างๆ ในด้านการสื่อสารข้อมูล การทหาร การใช้งานทั่วไป อุตสาหกรรม เครื่องมือวัด และการแพทย์ ซึ่งชื่อ D-sub ได้มาจากรูปร่างตัว D ของปลอกคอนเนคเตอร์ (รูปที่ 1) รูปทรงที่โดดเด่นนี้ทำให้สามารถล็อคตัวเองได้เพื่อป้องกันการใส่ที่ไม่ถูกต้องและรับประกันการเชื่อมต่อที่ปลอดภัย

รูปที่ 1: รูปร่างตัว D ของปลอกคอนเนคเตอร์ D-sub มีการสร้างการล็อคเพื่อป้องกันการต่อเข้าที่ไม่เหมาะสม พร้อมทั้งรับประกันการเชื่อมต่อทางกลและทางไฟฟ้าที่ปลอดภัย (แหล่งที่มาของภาพ: Amphenol ICC)

คอนเนคเตอร์ D-sub มี 2 ฝั่ง: ส่วนที่มีหน้าสัมผัสแบบพินเรียกว่าปลั๊ก ในขณะที่ส่วนที่มีหน้าสัมผัสแบบซ็อกเก็ตเรียกว่าซ็อกเก็ต ปลอกป้องกันของซ็อกเก็ตพอดีกับปลอกของปลั๊ก ปลอกภายนอกมีความแข็งแรงทางกลและความต่อเนื่องทางไฟฟ้าซึ่งป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) โดยตัวเลือกการติดตั้งฮาร์ดแวร์ที่หลากหลายช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อจะปลอดภัย

ปลอกป้องกันสำหรับระบายความเครียดบนสายเคเบิลมีให้เลือกทั้งแบบพลาสติก เคลือบโลหะ และโลหะ ปลอกหุ้มที่เป็นโลหะและเคลือบโลหะสัมผัสกับสายถักที่เป็นฉนวนเพื่อลด EMI เพิ่มเติม ปลอกป้องกันมีช่องทางออกแบบตรงหรือแบบมุม และมีตัวเลือกการล็อกหลายแบบ

คอนเนคเตอร์ D-sub กำลังสูง

Amphenol ICC นำเสนอคอนเนคเตอร์ D-sub หลากหลายรูปแบบทั้งแบบมาตรฐานและแบบความหนาแน่นสูง เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานที่เพิ่มมากขึ้นของการใช้งานต่างๆ จึงได้เพิ่มซีรีย์คอนเนคเตอร์ D-sub กำลังสูง ที่มีหน้าสัมผัสกำลังไฟ 75 แอมแปร์ (A) โดยคอนเนคเตอร์ในซีรีย์นี้มีรูปแบบหน้าสัมผัสแบบสอง สาม ห้า หรือแปดหน้าสัมผัส (รูปที่ 2)

รูปที่ 2: รูปแบบหน้าสัมผัสสำหรับคอนเนคเตอร์ Amphenol D-sub ซีรีส์กำลังสูงมีหน้าสัมผัสจำนวน 2, 3, 5 หรือ 8 หน้า (แหล่งที่มาของภาพ: Amphenol ICC)

รูปแบบที่กำหนดด้วย W ในรูปที่ 2 เช่น 5W5 บ่งชี้ว่าหน้าสัมผัสไฟฟ้าทั้งหมดอยู่ในระนาบเดียวกันในตัวขั้วต่อ ส่วนที่มีสัญลักษณ์ V แสดงว่าหน้าสัมผัสตัวหนึ่งถูกกดเข้าไปในตัวเชื่อมต่อสำหรับซ็อกเก็ต และยื่นออกมาเกินตัวเชื่อมต่อสำหรับปลั๊ก หน้าสัมผัสหนึ่งอันจะทำงานก่อนหน้าสัมผัสอื่นๆ ซึ่งจะทำให้กราวด์หรือแหล่งกำเนิดไฟฟ้าอื่นทำงานก่อนที่พินอื่นๆ จะสัมผัสกัน หน้าสัมผัสในรูปแบบ W จะเชื่อมต่อพร้อมกันเมื่อคอนเนคเตอร์ปลั๊กและเต้ารับทำงาน

ขนาดปลอกของคอนเนคเตอร์ D-sub คือ A, B, C, D และ E ซึ่งเป็นฉลากที่อ้างอิงจากรูปแบบพินคอนเนคเตอร์ D ดั้งเดิม โดยปลอก A มีพินมาตรฐาน 15 พิน, B มี 25 พิน, C มี 37 พิน, D มี 50 พิน และ E มี 9 พิน คอนเนคเตอร์ไฟฟ้าสูง D-sub ใช้พินที่มีขนาดใหญ่กว่าและมีพินจำนวนน้อยลงตามสัดส่วนในขนาดเปลือกที่กำหนด

คอนเนคเตอร์ D-sub ไฟฟ้าแรงสูงของ Amphenol จ่ายกระแส 75 A ต่อจุดสัมผัสที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุด 300 โวลต์ หน้าสัมผัสที่จับคู่กันจะมีความต้านทานแบบอนุกรมน้อยกว่า 7.3 มิลลิโอห์ม (mΩ) ความต้านทานแสดงถึงการลดลงน้อยกว่า 0.55 โวลต์ทั่วหน้าสัมผัสที่ 75 แอมแปร์ โดยพิกัดกระแสไฟฟ้าอิงตามมาตรฐาน UL 1977 “คอนเนคเตอร์ของส่วนประกอบสำหรับใช้งานในการใช้งานด้านข้อมูล สัญญาณ การควบคุม และพลังงาน” ซึ่งการทดสอบนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของคอนเนคเตอร์ที่โหลดที่กำหนด: “อุณหภูมิของอุปกรณ์ เมื่อวัดที่จุดทดสอบ จะต้องไม่เกินดัชนีความร้อนสัมพันธ์ (+130°C) ของวัสดุฉนวน” เมื่ออุปกรณ์กำลังส่งกระแสไฟฟ้าที่กำหนดสูงสุดที่ 75 A

ดัชนีความร้อนสัมพันธ์ (RTI) คืออุณหภูมิการให้บริการสูงสุดที่คุณสมบัติสำคัญของวัสดุจะยังคงอยู่ในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ในช่วงเวลาที่ยาวนาน โดยคอนเนคเตอร์แบบ 8W8 ที่มีหน้าสัมผัส 8 ดวงทั่วไปจะแสดงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 75°C พร้อมกระแสไฟ 75 A (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: แสดงค่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่วัดได้ของคอนเนคเตอร์กำลังไฟสูง 8W8 ที่ 75 A (แหล่งที่มาของภาพ: Amphenol ICC)

คอนเนคเตอร์สามารถทำงานในช่วงอุณหภูมิ -55°C ถึง +125°C ข้อกำหนดกระแสไฟสูงสุดถือว่าคอนเนคเตอร์อยู่ที่อุณหภูมิห้องโดยรอบ และจะถูกปรับลดระดับตามอุณหภูมิจริง (รูปที่ 4)

รูปที่ 4: แสดงให้เห็นตัวอย่างของการลดอุณหภูมิทั่วไปสำหรับขั้วต่อ 8W8 ที่มีหน้าสัมผัสแบบบัดกรี (แหล่งที่มาของภาพ: Amphenol ICC)

คอนเนคเตอร์ไฟฟ้าแรงสูง D-sub ของ Amphenol ICC มีให้เลือกใช้ทั้งแบบถังบัดกรี แบบจีบ และแบบมุมฉาก เพื่อรองรับข้อกำหนดในการติดตั้งแผงวงจรพิมพ์ แผง และสายเคเบิล

การกำหนดค่าขั้วต่อกำลังไฟสูงทั่วไป

Amphenol ICC DA3W3PA009KLF เป็นปลั๊กแบบ 3 ตำแหน่งที่ติดตั้งอยู่ในปลอกแบบ A ยอมรับหน้าสัมผัสปลั๊กเช่น พิน 8638PPC7506LF คือพินสัมผัสที่ผ่านการกลึงโดยมีการเชื่อมต่อแบบจีบ การเชื่อมต่อประเภทนี้ใช้ในคอนเนคเตอร์แบบสายเคเบิล หน้าสัมผัสทางเลือกคือ 8638PPS7506LF ปลั๊กที่ผ่านการกลึงด้วยช่องเชื่อมต่อหน้าสัมผัสแบบถ้วยบัดกรี

อีกเวอร์ชันหนึ่งของ 3W3 คือ DA3W3SA009KLF ที่ต้องใช้ซ็อกเก็ตหน้าสัมผัสเช่นเดียวกับ 8638PSC7506LF ขึ้นรูปพร้อมช่องการเชื่อมต่อแบบจีบ มีปลั๊กและหน้าสัมผัสซ็อกเก็ตหลายแบบพร้อมช่องการเชื่อมต่อแบบถ้วยจีบและบัดกรีให้เลือก

Amphenol ICC DBV5W5P500H9KLF เป็นตัวอย่างของคอนเนคเตอร์มุมฉากที่ใช้สำหรับการติดตั้งแผงวงจรพิมพ์ (บอร์ดพีซี) เป็นคอนเนคเตอร์ปลั๊ก 5W5 แบบ 5 หน้าสัมผัส ซึ่งประกอบด้วยหน้าสัมผัสปลั๊ก (รูปที่ 5)

รูปที่ 5: DBV5W5P500H9KLF คือคอนเนคเตอร์ปลั๊ก 5W5 แบบ 5 หน้าสัมผัสสำหรับการติดตั้งแผงวงจรหลักพร้อมหน้าสัมผัสปลั๊กรวม (แหล่งที่มาของภาพ: Amphenol ICC)

คอนเนคเตอร์มีอุปกรณ์เสริมสำหรับติดตั้งแผงวงจรและแผงต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าตัวคอนเนคเตอร์จะล็อคได้อย่างปลอดภัย อุปกรณ์เสริมด้านหน้าได้แก่ เกลียวแทรกหรือสกรูตัวเมียที่มีเกลียว M3 หรือ UNC 4-4 อุปกรณ์เสริมที่ติดตั้งบนบอร์ด ได้แก่ ขายึดโลหะและหอก (รูปที่ 6)

รูปที่ 6: อุปกรณ์เสริมในการติดตั้งต่างๆ สามารถใช้เพื่อยึดตัวเชื่อมต่อกับแผงพีซีได้ (แหล่งที่มาของภาพ: Amphenol ICC)

ปลั๊ก 5W5 ตามที่แสดงในรูปที่ 5 ประกอบด้วยหอกสำหรับยึดเข้ากับแผงวงจรหลักและสกรูตัวเมียสำหรับล็อคเข้ากับคอนเนคเตอร์ นอกจากนี้ยังมีซ็อกเก็ตสำหรับเชื่อมต่อคอนเนคเตอร์แบบมุมฉากและเวอร์ชันสอง สาม และแปดหน้าสัมผัสอีกด้วย

คอนเนคเตอร์ D-sub ไฟฟ้าแรงสูง

ตัวอย่างการใช้งานสำหรับซีรีย์ D-sub กำลังไฟสูงได้แก่ Industry 4.0 ที่สามารถจ่ายไฟให้กับคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมได้ คอมพิวเตอร์ฝังตัวเหล่านี้แตกต่างจากคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปทั่วๆ ไป เพราะได้รับการออกแบบมาให้ทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ต้องเผชิญกับแรงกระแทก การสั่นสะเทือน และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่กว้าง คอนเนคเตอร์กำลังไฟสูงให้การเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ด้วยการกำหนดค่าการสัมผัสที่ยืดหยุ่น ในทำนองเดียวกัน คอนเนคเตอร์เหล่านี้สามารถจ่ายไฟให้กับตัวควบคุมลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้ (PLC) และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติของเครื่องจักรอื่น ๆ ได้

สรุป

คอนเนคเตอร์ D-sub กำลังสูงของ Amphenol ICC ขยายขอบเขตการใช้งานของคอนเนคเตอร์ D ที่ได้รับการยอมรับด้วยการเพิ่มการเชื่อมต่อพลังงานที่เชื่อถือได้ด้วยกระแสไฟสูงสุด 75 A บนสายสูงสุด 8 เส้น