Auswahl eines Gleichstromanschlusses

14. November 2017 verfasst von Bruce Rose

Auswahl eines Gleichstromanschlusses

Die ersten Phasen Ihres neuen Designs sind abgeschlossen und Sie möchten das Projekt schnell fertigstellen. Es verbleiben jedoch noch einige Aufgaben, einschließlich der Auswahl des Niederspannungs-Gleichstrom-Eingangsanschlusses. Die Angabe des richtigen Gleichstromsteckers ist keine komplexe Aufgabe und kann schnell und schmerzlos durchgeführt werden. Die Auswahl eines der am häufigsten verwendeten Modelle ist oft die beste Wahl für Stromversorgungsanschlüsse, da diese Anschlüsse kostengünstig und ohne weiteres verfügbar sind.

Niederspannungs-Gleichstromversorgungsanschlüsse

Niederspannungs-Gleichstromversorgungsanschlüsse, die häufig als Hohlstecker bezeichnet werden, weisen Herstellerangaben von Strom- und Spannungswerten auf. Diese Werte stellen die Zuverlässigkeit sicher, wenn diese Steckverbinder in Stromlieferanwendungen eingesetzt werden. Die Buchse und auch der Stecker der Hohlstecker enthalten einen freiliegenden Leiter und einen zweiten vertieften Leiter. Der vertiefte zweite Leiter bietet den Vorteil, dass ein versehentlicher Kurzschluss zwischen den zwei Leitern nur schwer zu erzeugen ist. Darüber hinaus sollte es wenig Bedenken geben, dass empfindliche Komponenten beschädigt werden, wenn ein Stromanschluss in eine falsche Steckdose gesteckt wird, da Hohlstecker fast ausschließlich zur Stromversorgung elektronischer Geräte verwendet werden.

Buchsen, Stecker und Steckerbuchsen bei Gleichstromanwendungen

Für die Definition von Hohlsteckern gibt zwar es keinen absoluten Standard, doch die Elektronikindustrie hat sich auf die übliche Verwendung der Begriffe Buchse, Stecker und Steckerbuchse verlagert. Die Buchse wird normalerweise mit Strom versorgt und ist im Gerät entweder auf einer Leiterplatte oder im Gehäuse montiert. Der Stecker befindet sich meistens am Stromkabel und versorgt mit Netzstrom. Eine Steckerbuchse ist ebenfalls an einem Stromkabel angebracht und wird von einem Gegenstecker mit Strom versorgt.

Dc Power Connector Gender Definitions

The definitions of gender for dc power connectors are less standardized than the definitions of jacks, plugs and receptacles. Some in the industry avoid declaring male and female when discussing connectors, while many engineers, following the conventions of the RF connector industry, have accepted the center pin configuration for defining the gender of barrel power connectors. The connector with the center pin is accepted as male and the mating connector is accepted as female. Users should be aware that there are standardized jack and plug combinations in which the center pin is in the jack for some and in the plug for others.

Verständnis der Abmessungen von Hohlsteckern

Ein üblicher Standard zum Definieren von Hohlsteckern ist der Durchmesser des inneren Stifts und der äußeren Hülse. Häufige Durchmesser des Innenstifts und der Außenhülse werden in der folgenden Tabelle dargestellt:

Durchmesser des Innenstifts (mm)Durchmesser der Außenhülse (mm)
0,502,35
0,653,20
0,803,30
1,003,50
1,304,00
1,654,30
2,004,75
2,345,50
2,50
3,00
Typische Innenstift- und Außenhülsendurchmesser von Gleichstromanschlüssen

Der Durchmesser der Innenhülse (verbunden mit dem inneren Stift) sollte etwas größer sein als der des Gegenstifts, aber die Hersteller haben dafür keinen Abstand normiert. Die typische Verbindung mit der Außenhülse ist eine freitragende Flachfeder. Daher ist der Zwischenraum zwischen der Außenhülse und dem zugehörigen Verbinder für die ordnungsgemäße Funktion des Verbinders nicht kritisch.

Eine dritte Abmessung, die für Gleichstromanschlüsse angegeben wird, ist die Einstecktiefe. Die Einstecktiefenabmessungen sind oft geringer als die Hohlsteckergehäuselänge. Dafür gibt es zwei Gründe. Erstens kann es sein, dass der Hohlsteckerzylinder nicht vollständig von der Aufnahmebuchse umschlossen werden muss, wenn die Verbinder zusammengesteckt werden. Daher ist ein längeres Steckergehäuse als die Buchseneinführtiefe akzeptabel. Zweitens muss bei einigen Installationen die Tiefe der Gehäusewand berücksichtigt werden. Wenn die Verbinder zusammengesteckt werden, muss diese zusätzliche Tiefe in der Länge des Hohlsteckergehäuses berücksichtigt werden.

Verbinder in Gleichstromanschlüssen

Der Standardhohlstecker- bzw. die Standardbuchse enthält zwei Leiter, einen für die Stromversorgung und einen für die Masse. Brauch ist, dass der Mittelstift mit Strom versorgt wird und die Außenhülse die Masse ist, aber die Verbindungen können auch umgekehrt werden. Einige Stromsteckermodelle enthalten einen dritten Leiter, der in Verbindung mit dem Außenhülsenleiter einen Schalter bildet. Eine Verwendung der Schalterfunktion besteht darin, das Einstecken eines Steckers zu erkennen oder anzuzeigen. Eine andere Verwendung der Schalterfunktion besteht darin, zwischen Stromquellen auszuwählen. Das hängt davon ab, ob ein Stecker in die Buchse eingesteckt ist oder nicht.

Montagearten von Hohlsteckern

Zusätzlich zur Auswahl der Stecker- und Buchsenabmessungen muss der Konstrukteur auch die Montageart des Gleichstromsteckers festlegen. Schalttafelmontierte Steckverbinder haben den Vorteil, dass sie fast überall auf dem Produktgehäuse montiert werden können. Sie erfordern jedoch Drähte zur Verbindung mit den zugehörigen Schaltkreisen. Leiterplattenmontierte Steckverbinder sind in horizontaler und vertikaler mechanischer Ausrichtung erhältlich. Die elektrischen Anschlüsse können Oberflächenmontage (SMT) oder Durchgangsloch sein. Es sollte beachtet werden, dass viele Buchsen mit SMT-Signalverbindungen auch Durchgangslochstifte oder -laschen aufweisen, um die Montagestabilität der Buchse zu verbessern. Obwohl die Laschen durch das Loch auf die Platine gelötet werden, können sie elektrisch mit der Buchse verbunden sein oder nicht. Montagestabilisierungsstifte sind gewöhnlich nichtleitend und in Löcher der Leiterplatte eingepasst. Für einige horizontale Buchsen muss dagegen eine Öffnung aus der Leiterplatte herausgefräst werden, in der die Buchse sitzt. Die Montage der Buchse innerhalb der Dicke der Leiterplatte minimiert die physische Höhe der Buchse über der Leiterplatte.

Verwenden von Audioanschlüssen in Stromversorgungsanwendungen

Obwohl die Übertragung von Strom und Spannung möglich ist, wird die Verwendung des üblichen Audioanschlusses (Spitze, Ring und Hülse) aus einigen wichtigen Gründen in Stromversorgungsanwendungen nicht empfohlen. Erstens geben nicht alle Hersteller die notwendigen Spannungs- und Stromfähigkeiten dieser Steckerart an. Ein zweites Problem ist, dass die Steckerhälfte des Anschlusses oft an die Stromversorgung angeschlossen ist. Bei diesem Stecker liegen alle Leiter frei. Dadurch kann versehentlich ein Kurzschluss zwischen zwei oder mehreren der Leiter entstehen. Ein dritter Grund für die Nichtverwendung von Audioanschlüssen für eine Stromversorgung besteht darin, zu verhindern, dass versehentlich ein Stromanschluss in eine Audioeingangsschaltung gesteckt wird und dadurch empfindliche Komponenten beschädigt werden.

Abschließende Erwägungen

Das Auswahlverfahren für Niederspannungs-Gleichstromanschlüsse sollte schnell und schmerzlos sein. Konstruktionsingenieure können je nach den materiellen Anforderungen ihres Designs aus einer breiten Palette von Montagestilen für Gleichstromsteckverbinder wählen. Beim Festlegen der Stift- und Hohlsteckergehäusedurchmesser und der Hohlsteckergehäuselänge ist Vorsicht geboten, um die mechanische Kompatibilität zwischen den ausgewählten Steckern und Buchsen sicherzustellen.

Hilfreiche Ressourcen

Erfahren Sie mehr über das Gleichstromsteckverbindersortiment von CUI.

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Bruce Rose

Bruce Rose

Hauptanwendungsingenieur

Während seiner langjährigen Arbeit in der Elektronikindustrie und den Bereichen Design, Vertrieb und Marketing hat sich Bruce Rose auf analoge Schaltungen und Stromversorgung konzentriert. Seine Arbeitserfahrung umfasst die Organisation und die Leitung internationaler Workshops, die Veröffentlichung und Präsentation bei mehr als 40 Fachkonferenzen und Zeitschriften sowie sieben Patente. Neben seiner Begeisterung für die Arbeit verbringt Bruce auch gerne Zeit mit seiner Familie beim Wandern, Radfahren und Kanufahren und widmet sich der Luftfahrt und Modellluftfahrt.

 
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