Comment choisir un connecteur d'alimentation en courant continu ~ Par Ryan Smoot, CUI Devices

La sélection d'un connecteur d'alimentation en courant continu (CC) est un aspect souvent négligé dans la conception finale d'un ingénieur. Bien qu'il s'agisse de composants relativement simples et intuitifs, les connecteurs d'alimentation CC nécessitent cependant de respecter quelques principes basiques pour s'assurer qu'un connecteur approprié est sélectionné.

Configurations typiques des connecteurs d'alimentation CC

Cet article de blog a pour objectif d’accompagner et donc simplifier ce processus de sélection en donnant un aperçu des connecteurs d'alimentation CC, de leurs principales spécifications et de la nomenclature communément utilisée, sans oublier les connecteurs audio et USB présents dans les applications d'alimentation.

Présentation des connecteurs d'alimentation CC
Également connus sous le nom de «barrels connectors», les connecteurs coaxiaux d'alimentation CC ont des valeurs nominales de courant et de tension spécifiées par le fabricant afin de garantir la fiabilité des applications de distribution d'énergie. Le jack et la fiche (plug) d'un connecteur d'alimentation CC standard comportent généralement deux conducteurs. Un des conducteurs est exposé, et le second conducteur est encastré, ce qui permet d'éviter un court-circuit accidentel entre les deux conducteurs. Étant donné que les connecteurs coaxiaux sont presque toujours utilisés pour alimenter une application finale, il n'y a pratiquement aucun risque d'endommager d'autres composants en branchant un connecteur d'alimentation CC dans un port incorrect.

Nomenclature usuelle des connecteurs d'alimentation CC
Dans l'industrie électronique, il existe trois configurations communément acceptées pour les connecteurs d'alimentation CC : le jack, la fiche (plug) et la prise (receptacle). Un jack d'alimentation CC assure la réception de l'énergie et est généralement montée sur le PCB (Printed Circuit Board) ou le châssis d'un appareil électronique. Les prises d'alimentation CC sont également destinées à recevoir du courant, mais se trouveront en revanche à l'extrémité d'un cordon d'alimentation. Enfin, les fiches d'alimentation CC fournissent de la puissance à partir d'une alimentation en se connectant à un jack ou une prise d'alimentation CC adéquat. La figure 1 ci-dessous montre ces configurations courantes.

Définition du genre des connecteurs d'alimentation CC
Si les définitions de jack, fiche et prise sont bien standardisées dans l'industrie, la définition du genre des connecteurs d'alimentation CC l'est moins. De nombreux ingénieurs suivent simplement les conventions de genre de l'industrie des connecteurs RF, qui définissent le genre d'un connecteur coaxial en fonction de la configuration de la broche centrale. Par conséquent, les connecteurs d'alimentation CC pourvus d'une broche centrale sont généralement définis comme des connecteurs mâles, les connecteurs ayant la configuration complémentaire étant baptisés femelles. Cette terminologie peut parfois prêter à confusion lorsque qu'il s'agit de différencier des jacks ou des fiches mâles et femelles. La figure 2 fournit des exemples pour aider à clarifier cette distinction.



Exemples de jacks et fiches mâles et femelles

Dimensions des connecteurs coaxiaux
Le diamètre de la broche interne et du manchon externe sont certaines des spécifications clés lors du choix d'un connecteur coaxial approprié. Les tableaux ci-dessous indiquent les diamètres les plus courants pour ces spécifications.

  

Diamètres usuels de la broche intérieure et du manchon extérieur

Bien qu'un gabarit commun n'ait pas encore été normalisé, le diamètre intérieur du manchon, qui doit s'interfacer avec la broche entrante, devrait être légèrement plus grand que celui de la broche d'accouplement. Concernant ce manchon externe et le connecteur lui correspondant, le gabarit n'est pas critique pour le bon fonctionnement du connecteur car la connexion d'accouplement au manchon externe se fait au moyen d'un ressort plat en porte-à-faux.

En plus des diamètres de la broche intérieure et du manchon extérieur, la profondeur d'insertion est une autre spécification importante du connecteur d'alimentation CC. Un concepteur constatera souvent que la profondeur d'insertion du jack est inférieure à la longueur de la fiche à connecter. En effet, dans certaines installations, il est important de tenir compte de la profondeur de la paroi du châssis. Si cette profondeur supplémentaire n'est pas prise en compte, la longueur de la fiche peut être trop courte pour s'accoupler correctement au jack de l'installation. Dans les autres cas où il n'est pas nécessaire que la fiche soit complètement enfoncée lorsqu'elle est insérée dans le jack, une fiche plus longue que la profondeur d'insertion est acceptable.

Conducteurs des connecteurs d'alimentation CC
Un jack ou une fiche d'alimentation CC standard possède deux conducteurs, avec la broche centrale généralement dédiée à l'alimentation et le manchon extérieur à la terre. Toutefois, l'inversion de cette configuration est acceptable. Un troisième conducteur formant un interrupteur avec le conducteur du manchon externe est également disponible dans certains modèles de prises d'alimentation. Ce commutateur peut être utilisé pour détecter ou indiquer l'insertion d'une fiche ou pour choisir entre différentes sources d'alimentation suivant que la fiche est insérée ou non.



 Configurations des conducteurs du connecteur coaxial (Figure translation. Center positive : Centré positif, Center negative : Centré négatif, Plug polarity : Polarité d’une fiche, Jack switch schematic : Schéma d’un jack à commutateur)

Options de montage
Comme pour de nombreux composants, il existe plusieurs options pour monter un jack d'alimentation CC sur une application finale. Les jacks d'alimentation CC à montage sur panneau ont l’avantage de permettre un montage n'importe où sur le châssis du produit, moyennant le compromis d'avoir besoin d’une certaine longueur de fils pour se connecter aux circuits électroniques. Lorsqu'il s'agit de jacks d'alimentation CC montés sur PCB, les configurations de montage en surface (Surface Mount Technology, SMT) avec trou traversant horizontal ou vertical sont les plus courantes.

Un certain nombre de jacks d'alimentation CC avec des connexions de signal par SMT offriront également des broches ou des languettes à trou traversant pour sécuriser davantage la prise sur le PCB. Ces languettes peuvent être ou non connectées électriquement mais seront soudées au PCB via le trou traversant. D'autres formes de broches de stabilisation sont non conductrices et s'adaptent par le biais de trous dans le PCB. Les jacks d'alimentation CC SMT à montage central sont une autre option où le jack se trouve dans une ouverture externe au PCB, ce qui est plus discret dans le cas d'applications à espace restreint.

Connecteurs audio utilisés pour l'alimentation électrique
Même avec leur capacité de transférer le courant et la tension, les connecteurs audio standards ne sont pas recommandés pour alimenter une application électronique. Cela est dû au fait que tous les fabricants ne précisent pas les spécifications en tension et en courant nécessaires au connecteur audio. De plus, si une prise audio était connectée à une alimentation, ses conducteurs exposés pourraient facilement provoquer un court-circuit accidentel entre deux ou plusieurs des conducteurs. Enfin, avec

une prise audio fournissant de l'énergie, il serait tentant de la brancher sur d'autres prises audio non destinées à gérer de la puissance, ce qui pourrait endommager les composants internes.

Connecteurs USB utilisés pour l'alimentation électrique
En revanche, les connecteurs USB sont réputés pour leurs capacités à fournir de l'énergie et à transférer des données, mais leur puissance nominale maximale était cependant limitée. L'avènement de la norme USB Type C a levé cette limitation.

Le connecteurs USB de type C pour alimentation seule, sans broches de transfert de données, sont apparus, offrant une option plus économique pour les conceptions à alimentation seule.

Conclusion
Avec les connaissances fondamentales réunies dans cet article de blog, la sélection d'un connecteur d'alimentation CC ne devrait plus poser de problème. Il est essentiel de bien noter les diamètres de la broche intérieure et du manchon externe ainsi que la profondeur d'insertion pour assurer des connexions correctes entre les jacks et les fiches. CUI Devices facilite cette tâche avec une gamme de jacks, de fiches et de prises d'alimentation CC, disponibles avec de nombreux styles de montage et d'autres configurations, tandis qu'un guide d'accouplement sur chaque page de produit simplifie davantage le processus de recherche de jacks et de fiches compatibles.

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