Les prises à faible résistance de contact constituent le cœur des connecteurs à fort courant

Les applications qui nécessitent le transfert d'électricité à haute tension et fort courant via des connecteurs continuent de croître. Ces applications incluent la recharge des véhicules électriques (VE), les batteries de secours pour toute la maison et les batteries prenant en charge la production et le stockage intelligents d'électricité, mais aussi le secteur en pleine expansion des data centers, où les unités de distribution de l'alimentation (PDU), les alimentations secourues (UPS), les routeurs et les étagères d'alimentation gèrent les entrées à fort courant à haute tension. Les systèmes de fabrication et d'usine, la robotique et les contrôles environnementaux requièrent également ces connecteurs spécialisés.

Les connecteurs dans ces applications doivent prendre en charge des entrées à fort courant et haute tension dans des espaces de plus en plus restreints, sans pertes inutiles. Un transfert d'énergie efficace est également important pour éviter les chutes de tension qui entraînent une surchauffe, laquelle peut endommager l'équipement et déclencher des incendies. Dans le même temps, ces connecteurs doivent être compatibles avec l'assemblage rapide et automatisé tout en étant à l'épreuve des erreurs afin d'éviter les dommages aux équipements et les reprises.

Une technologie à fort courant et haute tension qui fonctionne dans de nombreux types de connecteurs différents est la technologie de prise COEUR de Molex, qui minimise la résistance de contact dans les applications à fort courant. Les produits fabriqués avec des prises COEUR garantissent des connexions sécurisées, permettent d'inclure plus de dispositifs dans moins d'espace et rationalisent la fabrication.

Le cœur des connecteurs à fort courant et haute tension

Les prises COEUR présentent une forme conique avec plusieurs faisceaux de contacts en or hautement conducteur disposés en cercle (Figure 1). Elles sont disponibles avec des diamètres de 3,40 mm à 11,00 mm et sont associées à des broches en argent dimensionnées pour l'insertion en force.

Figure 1 : Les connecteurs femelles COEUR offrent une faible résistance de contact pour les applications à fort courant et haute tension grâce à leurs faisceaux de contacts en or disposés en forme conique s'évasant vers le haut. (Source de l'image : Molex)

Les broches touchent les faisceaux de contacts aux points les plus étroits des cônes, après quoi les faisceaux s'évasent légèrement à l'extrémité des cônes. La forme inclinée garantit que chaque barre a une zone de contact elliptique, et non un simple point de contact, avec la broche insérée. Les zones de contact plus grandes se traduisent par une résistance de contact plus faible, ce qui réduit les chutes de tension et la chaleur générée par les connecteurs.

Un autre avantage de cette conception à faible résistance de contact est la possibilité de regrouper les composants électroniques plus étroitement, permettant des gains d'espace. Les prises COEUR mesurent toutes 10,0 mm de haut, une hauteur qui fonctionne dans de multiples scénarios de connexion, tels que fil-à-carte, fil-à-traversée, carte-à-carte et carte-à-barre omnibus.

Caractéristiques des connecteurs à haute tension et fort courant

Les solutions de connectivité utilisant la technologie de prise COEUR sont conçues pour supporter des forts courants et des hautes tensions. Par exemple, le système d'interconnexion mâle et femelle Sentrality peut supporter de 75 A à 350 A jusqu'à 1000 V avec une résistance de contact comprise entre 0,20 mΩ et 0,40 mΩ. Ces caractéristiques permettent au système (Figure 2) de connecter efficacement des circuits imprimés entre eux ou à des barres omnibus dans des applications de stockage d'énergie domestique, d'automatisation industrielle, de connexion réseau et de télécommunications.

Figure 2 : Dans le système d'interconnexion mâle et femelle Sentrality, les prises COEUR permettent la connectivité à haute tension et fort courant avec des circuits imprimés et des barres omnibus. Ce système minimise la hauteur d'empilement des cartes et améliore l'accumulation des tolérances grâce à un auto-alignement radial de ±1,00 mm. (Source de l'image : Molex)

Dans les connecteurs fil-à-carte SW1, les prises COEUR avec une résistance de contact de 0,25 mΩ permettent la transmission sûre de 120 A à 300 A à 1000 V sur des fils de 2 à 4/0 AWG (6,55 mm à 11,43 mm de diamètre). Les connecteurs à revêtement en polybutylène-téréphtalate (PBT) (Figure 3) sont fréquemment utilisés dans les applications industrielles, robotiques et de stockage d'énergie domestique.

Figure 3 : Les interconnexions SW1 utilisent les prises COEUR pour connecter en toute sécurité des câbles à fort courant et haute tension à des circuits imprimés et barre omnibus. Le verrouillage positif à une main élimine également la courbure des câbles avec une connexion à 90°. (Source de l'image : Molex)

Trouver la solution idéale avec des connecteurs à haute tension et fort courant

La technologie de prise COEUR minimise l'espace requis pour les connexions à haute tension et fort courant. Les connecteurs tels que le système Sentrality réduisent la hauteur d'empilement entre les circuits imprimés ou les barres omnibus. Tandis que l'une carte peut utiliser l'insertion en force ou le montage en surface (CMS), pour l'autre, les concepteurs peuvent choisir l'insertion en force pour une hauteur de pile de 1,50 mm, le montage CMS pour une hauteur de pile de 1,75 mm ou le montage par vis pour une hauteur de pile de 4,5 mm.

Le connecteur câble-à-carte ou câble-à-barre omnibus HyperQube (Figure 4) présente également une empreinte compacte de 12,3 mm x 15,5 mm. Il utilise la technologie de prise COEUR pour supporter 120 A avec une résistance de contact de 0,20 mΩ sur des fils de 6 AWG à 2 AWG (4,11 mm à 6,55 mm de diamètre). Les dimensions de l'HyperQube après raccordement sont de 19,5 mm x 43,7 mm x 17,7 mm.

Figure 4 : Les connecteurs HyperQube constituent un moyen compact de connecter des fils ou des câbles à fort courant à des circuits imprimés ou à des barres omnibus. La conception à montage par vis amovible, les ergots de positionnement à détrompage mécanique et le codage couleur simplifient l'installation des connecteurs HyperQube. (Source de l'image : Molex)

Outre l'utilisation efficace de l'espace carte, les concepteurs en électronique doivent également prendre en compte les rayons de courbure minimum des câbles. Ils ont besoin de conceptions permettant de connecter les câbles sans les courber, par exemple, avec une option de 90° et une rotation de 360° lors de l'assemblage. Les connecteurs HyperQube et SW1 compatibles avec les prises COEUR satisfont à cette exigence. Les connecteurs UltraWize présentent également une géométrie à 90° pour relier les fils aux circuits imprimés avec des broches de positionnement décalées compactes (Figure 5), capables de supporter 170 A et 125 V avec une résistance de contact de 0,4 mΩ.

Figure 5 : Les connecteurs UltraWize sont dotés de broches de positionnement décalées pour connecter efficacement les fils supportant jusqu'à 170 A à 125 V aux cartes. Ils présentent une résistance à l'inflammabilité UL94V-0, une résistance diélectrique de 125 V_CA et une résistance d'isolement de 500 V_CC. (Source de l'image : Molex)

Certains produits, comme le système Sentrality et les interconnexions PowerWize à raccordement aveugle (BMI) (Figure 6), permettent également un auto-alignement radial, pouvant contribuer à réduire l'accumulation des tolérances. Les connecteurs panneau-à-carte et panneau-à-barre omnibus PowerWize BMI offrent un auto-alignement radial de ±2,00 mm, ainsi que des rails de guidage intégrés pour l'alignement brut, dans des applications supportant de 75 A à 185 A avec une résistance de contact de 0,10 mΩ à 0,25 mΩ.

Figure 6 : Les connecteurs PowerWize BMI permettent le raccordement aveugle avec des rails de guidage et un auto-alignement de ±2,00 mm. Des options de montage par vis et de queue à souder permettent de les fixer aux barres omnibus et aux circuits imprimés. (Source de l'image : Molex)

Les concepteurs de systèmes électroniques à fort courant et haute tension doivent également rationaliser l'assemblage. De nombreux connecteurs compatibles avec les prises COEUR sont fournis en bande ou en bobine, ou dans des plateaux pick-and-place pour l'assemblage automatisé. Des fonctionnalités telles que le détrompage mécanique, le codage couleur et les clics audibles éliminent les erreurs humaines lors de l'assemblage. Tous les connecteurs compatibles avec les prises COEUR sont répertoriés pour un minimum de 200 cycles de connexion/déconnexion, conformément à la norme EIA-364.

Garantir la sécurité en environnements à fort courant et haute tension

Pour les applications exposées à des tensions et des courants élevés, la sécurité est au moins aussi importante que le gain d'espace et l'efficacité d'assemblage. Des conceptions à sécurité tactile, une capacité ignifuge, des matériaux moins toxiques et des plages de températures de fonctionnement étendues sont quelques-uns des moyens utilisés par les concepteurs de composants pour accroître la sécurité de ces connecteurs.

De nombreux connecteurs utilisant les prises COEUR pour permettre le flux efficace des forts courants sont conçus avec une sécurité tactile, ce qui signifie que les composants porteurs de courant sont enveloppés, fermés ou protégés d'une manière ou d'une autre contre le contact humain direct. Les connecteurs conçus pour la sécurité tactile incluent les assemblages et les connecteurs à sertir fil-à-carte PowerWize (Figure 7), HyperQube et PowerWize BMI. Les connecteurs à sertir PowerWize utilisent une géométrie de sertissage à huit côtés pour fixer en toute sécurité des fils de 10 AWG à 1/0 AWG (3,05 mm à 13,34 mm de diamètre) à des circuits imprimés ou des barres omnibus. Leur conception à montage par vis inclut une embase et une prise en PBT à sécurité tactile avec rétroaction sonore.

Figure 7 : Les composants des connecteurs à sertir PowerWize utilisent un profil de sertissage à 8 côtés pour maintenir une faible résistance de contact dans les fils de 10 AWG à 1/0 AWG supportant de 120 A à 175 A de 300 V à 600 V. Les embases, les logements de connecteurs et les assemblages présentent une conception en PBT à sécurité tactile. (Source de l'image : Molex)

Le PBT est fréquemment utilisé dans les applications électroniques en raison de son excellente isolation électrique. Il est utilisé dans les connecteurs UltraWize, PowerWize, HyperQube et SW1. Ces connecteurs sont également à faible teneur en halogène ou sans halogène, ce qui garantit aux utilisateurs qu'en cas d'incendie, les fumées dégagées par les composants seront moins toxiques.

Le PBT possède également de bonnes propriétés ignifuges, même sans l'utilisation de retardateurs à base d'halogène. Tous les connecteurs mentionnés ci-dessus sont répertoriés ignifuges conformément à la norme UL 94V-0, ce qui signifie que toute flamme s'éteint d'elle-même dans les 10 secondes suivant l'élimination de la source d'inflammation, sans produire de gouttes enflammées.

Conclusion

Les multiples faisceaux de contacts inclinés de la technologie de prise COEUR garantissent une faible résistance de contact afin de permettre un transfert de fort courant avec des chutes de tension ou une génération de chaleur minimales. Grâce à ces propriétés, les prises COEUR sont utilisées dans de nombreux types de connecteurs conçus pour transporter des tensions et des courants élevés.

Les connecteurs utilisant les prises COEUR sont également conçus pour un encombrement réduit et un assemblage aisé sur les circuits imprimés, les barres omnibus, les panneaux et les traversées. Grâce à des matériaux ignifuges, une sécurité tactile, un détrompage mécanique, un codage couleur et de multiples options d'assemblage, ces connecteurs à prises COEUR constituent un choix idéal pour les applications s'étendant du stockage d'énergie domestique et de la recharge de véhicules électriques aux usines et aux data centers.