Контактни съединители „платка към платка“ в архитектурите на автомобилните електрически системи
Стюарди от всички категории
Съвременните бордови мрежи в автомобилите претърпяват промени, особено поради изискванията, свързани с електромобилността, автономното шофиране и 4K HD инфоразвлекателните системи. Съединителите „борд-към-борд“ играят ключова роля в справянето с тази промяна благодарение на специалните си характеристики, като гарантират високи скорости на предаване на данни при кратки времена на закъснение.
Както е известно, бордовата електроинсталация на автомобила представлява сложна мрежа от електрически връзки, която свързва помежду си всички електрически и електронни компоненти. Към тях спадат електронни блокове, сензори, изпълнителни механизми, осветителни системи, инфоразвлекателни системи, както и съединителни конектори.
Днешните три големи тенденции в автомобилната индустрия – автоматизираното, електрическото и свързаното шофиране – изискват фундаментална промяна в настоящата електро-електронна (Е/Е) архитектура. Архитектурите на бордовите електрически системи претърпяват промяна от класическа, децентрализирана структура, състояща се от до 100 контролни устройства, към домейн архитектура, в която контролните устройства са обединени в функционални области. Всеки домейн разполага с координиращ високопроизводителен компютър (HPC), което намалява усилията за окабеляване и инсталиране, както и разходите и теглото. Новост е зоналната архитектура в автомобила, в която функциите са обединени в локален зонален контролер, което намалява броя на контролерите и разходите за окабеляване.
Днешните три големи тенденции в автомобилната индустрия – автоматизираното, електрическото и свързаното шофиране – изискват фундаментална промяна в настоящата електро-електронна (Е/Е) архитектура. Архитектурите на бордовите електрически системи претърпяват промяна от класическа, децентрализирана структура, състояща се от до 100 контролни устройства, към домейн архитектура, в която контролните устройства са обединени в функционални области. Всеки домейн разполага с координиращ високопроизводителен компютър (HPC), което намалява усилията за окабеляване и инсталиране, както и разходите и теглото. Новост е зоналната архитектура в автомобила, в която функциите са обединени в локален зонален контролер, което намалява броя на контролерите и разходите за окабеляване.



Съединители в системната архитектура на бордовите електрически мрежи
Такива структурни промени променят и изискванията към съединителите „борд-към-борд“, които поддържат и реализират тези архитектури. Задачата да се предават значително по-големи потоци от данни и да се обработват в още по-мощен контролен модул, за да се получи цялостна картина, променя значително факторите, определящи производителността на съединителя.
Отговорността за предаването на данни включва и различните технологии за предаване, които трябва да гарантират пропускателната способност. Към тях спадат:
Отговорността за предаването на данни включва и различните технологии за предаване, които трябва да гарантират пропускателната способност. Към тях спадат:
- LIN (Local Interconnect Network) като много икономична технология за приложения, които не са свързани с безопасността и не изискват прецизно времево синхронизиране, като брави, осветление или климатична система
- CAN (Controller Area Network) като най-използваната технология за предаване на данни за управление на двигателя, скоростната кутия, стартера или за системи за управление на акумулатора
- FlexRay с усукана двойна линия за предаване на данни за приложения, критични по отношение на времето и/или сигурността, като кормилно управление или спирачки
- MOST (Media Oriented System Transport) като оптичен кабел за мултимедийни и инфоразвлекателни системи
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) като сравнително нова технология, която поради капацитета на честотната лента все повече печели
- популярност SerDes (Serializer/Deserializer) за високи скорости на предаване на данни, идеален за камери или дисплеи
В интерес на автомобилната индустрия е да се използват възможно най-малко различни технологии за предаване на данни, за да се сведе до минимум сложността на окабеляването. В този смисъл Automotive Ethernet играе по-голяма роля, като се залага и на CAN (CAN FD и CAN XL), както и на LIN и SerDes. Оттук могат да се изведат основните изисквания към съединителите от типа „борд-към-борд“, като стандартът LV214 също дава информация за техните характеристики.
Висока скорост, защита от електромагнитни смущения, както и издръжливост и миниатюризация

Благодарение на развитието на сензорите и представената E/E архитектура, предаваните данни все повече се насочват към високи скорости, което зависи главно от управлението на импеданса на съединителя. Ако той варира, възникват резонанси, които от своя страна водят до загуби при предаването на сигнала. При това, поради своята геометрия, съединителят винаги представлява потенциален риск за колебания в импеданса, които се предизвикват, наред с другото, от промени в материала или геометрията.
Това е така, защото импедансът се определя от индуктивни и капацитивни свойства, които зависят от размера, разположението и дизайна на пина. При това промените в напречното сечение оказват особено негативно влияние, поради което те трябва да бъдат сведени до минимум. Освен това диелектриците (слабопроводими или непроводими вещества) в близост до сигналния път също могат да имат негативни последици, поради което изборът на подходящ материал за изолационното тяло е също толкова важен. Освен това има и влияния от загуби при свързване, загубите в точката на контакт между ножчето и пружината. Накрая, колебанията в импеданса могат да бъдат предизвикани от изпъкнали проводни елементи, които действат като антена. Всички тези ефекти се обобщават като загуба при вмъкване (съотношение между изходящия и входящия сигнал), наричана още затихване при вмъкване. В допълнение към това съществува и загубата при обратното отражение (Return Loss), която описва съотношението между отразения и предаващия се сигнал.По отношение на напредващата миниатюризация на модулите, защитата от електромагнитни смущения (EMC) играе особено важна роля: тъй като възникващите при това високочестотни сигнали са особено податливи на смущения от нежелани електромагнитни ефекти. Дори най-малките смущения са достатъчни за значително изкривяване на предаването на данни, неточни измервателни сигнали от сензорите и неправилни команди за управление – сценарий, който е абсолютно недопустим за безопасността.
Екраниран конектор помага, тъй като в даден модул конекторът винаги действа както като поглъщател на смущения, така и като източник на смущения. Освен това компонентът може да бъде смутен от други компоненти, а също така и сам да оказва електромагнитно въздействие върху околните компоненти. Екранирането намалява и двата ефекта с около 100 до 200 пъти.
Това е така, защото импедансът се определя от индуктивни и капацитивни свойства, които зависят от размера, разположението и дизайна на пина. При това промените в напречното сечение оказват особено негативно влияние, поради което те трябва да бъдат сведени до минимум. Освен това диелектриците (слабопроводими или непроводими вещества) в близост до сигналния път също могат да имат негативни последици, поради което изборът на подходящ материал за изолационното тяло е също толкова важен. Освен това има и влияния от загуби при свързване, загубите в точката на контакт между ножчето и пружината. Накрая, колебанията в импеданса могат да бъдат предизвикани от изпъкнали проводни елементи, които действат като антена. Всички тези ефекти се обобщават като загуба при вмъкване (съотношение между изходящия и входящия сигнал), наричана още затихване при вмъкване. В допълнение към това съществува и загубата при обратното отражение (Return Loss), която описва съотношението между отразения и предаващия се сигнал.По отношение на напредващата миниатюризация на модулите, защитата от електромагнитни смущения (EMC) играе особено важна роля: тъй като възникващите при това високочестотни сигнали са особено податливи на смущения от нежелани електромагнитни ефекти. Дори най-малките смущения са достатъчни за значително изкривяване на предаването на данни, неточни измервателни сигнали от сензорите и неправилни команди за управление – сценарий, който е абсолютно недопустим за безопасността.
Екраниран конектор помага, тъй като в даден модул конекторът винаги действа както като поглъщател на смущения, така и като източник на смущения. Освен това компонентът може да бъде смутен от други компоненти, а също така и сам да оказва електромагнитно въздействие върху околните компоненти. Екранирането намалява и двата ефекта с около 100 до 200 пъти.

По отношение на издръжливостта: ударите и вибрациите застрашават стабилността на предаването на данни, както и химичните и термичните въздействия на околната среда, причинени от екстремни температури, силни температурни колебания, вредни газове, влага и замърсявания. Контактната повърхност определя в значителна степен експлоатационния живот на съединителя, тъй като по време на работа възникват микродвижения между двете части на съединителя, които с течение на времето водят до износване на повърхността и по този начин до повишено съпротивление на прехода и впоследствие до по-неефективно предаване на сигнала. Висококачествено и издръжливо покритие на контактите помага да се сведе това износване на повърхността до минимум.
При контактната система двустранната пружинна лента се представя добре, тъй като по всяко време, независимо от външни влияния, винаги е гарантирана една точка на контакт. Още по-здрава става тя с „неутрална по пол“ контактна система, тъй като контактите се преплитат един в друг при включване и по този начин осигуряват максимална сигурност на контакта.
При контактната система двустранната пружинна лента се представя добре, тъй като по всяко време, независимо от външни влияния, винаги е гарантирана една точка на контакт. Още по-здрава става тя с „неутрална по пол“ контактна система, тъй като контактите се преплитат един в друг при включване и по този начин осигуряват максимална сигурност на контакта.
При еднокомпонентните съединители се избягва наличието на уязвима контактна зона, което осигурява максимална устойчивост на външни въздействия. Свързването се извършва чрез техника на впресване, при която впресващ щифт се впресва в отвор с проходно свързване в печатната платка, като се получават студени заварки между медната втулка и зоната на впресване. По този начин се получава газонепроницаема, заливаема връзка с печатната платка, която предлага десет пъти по-добра надеждност от автоматично запоените съединители.

При ограниченото пространство в автомобила сензорите и електронните блокове са притиснати един до друг, което от своя страна налага на съединителите да намалят размерите си още повече, при запазване на същата или дори по-висока производителност. Това е идеално за технологията за повърхностен монтаж (SMT), тъй като, за разлика от технологията за впресване, тя позволява значително по-малък стъпка, както и двустранно монтаж на печатната платка.
Тенденцията да се монтират все повече и все по-малки съединители в модулите води до удължаване на веригите на толеранс и съединителите трябва да компенсират все по-големи отклонения както при монтажа, така и при експлоатацията. За тази цел вече съществуват съединители, които могат да абсорбират още по-добре ударите и вибрациите.
Тенденцията да се монтират все повече и все по-малки съединители в модулите води до удължаване на веригите на толеранс и съединителите трябва да компенсират все по-големи отклонения както при монтажа, така и при експлоатацията. За тази цел вече съществуват съединители, които могат да абсорбират още по-добре ударите и вибрациите.
Три подходящи продуктови серии на ept

Продуктите от серията Zero8 предлагат максимална мащабируемост с индивидуално адаптируеми конструкции, височини на подреждане и брой полюси, като позволяват разстояния между печатните платки от 6 до 21 mm и променлив брой полюси от 12 до 80. Конекторите са съвместими помежду си и могат да се комбинират свободно, с едностранно или двустранно екраниране. Здравата технология за свързване ScaleX гарантира надежден контакт при удари и вибрации, компенсира отклоненията и осигурява защита срещу електромагнитни смущения при скорост на предаване на данни от 16 Gbit/s.
Подробности за Zero8
Подробности за Zero8

Продуктите от серията Colibri са екранирани, двуредови SMT конектори с разстояние между изводите 0,5 мм, които са съвместими с PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® и nano-ETXexpress. Гнездата за COM модули разполагат с 196 сигнални и 24 заземителни извода, докато щепселите за носещи платки се предлагат по избор с направляващи стълбчета, екраниране и SMT закрепване. Системата COM Express Colibri осигурява отлична целостност на сигнала при скорост над 25 Gbit/s, което я прави идеална за високоскоростни приложения с ограничено пространство за монтаж.
Подробности за Colibri
Подробности за Colibri

Като трета продуктова серия One27 предлага здрави и компактни SMT съединения за печатни платки с стъпка 1,27 мм. Те поддържат разстояния между печатните платки от 8 до 20 мм и се предлагат с 12 до 80 контакта, както и като кабелни сглобки. Възможни са както успоредни, така и ъглови съединения; те са особено здрави и лесни за монтаж, като гарантират надеждно свързване и висока гъвкавост при подреждането на печатните платки.
Подробности за One27
Подробности за One27
Ако погледнем към бъдещето, автономното шофиране ще бъде тясно свързано с по-нататъшното развитие на технологиите за пренос на данни и комуникации. Ключови аспекти като 5G свързаност, киберсигурност, V2X комуникация, както и Edge Computing и блокчейн технологията ще окажат значително влияние върху преноса на данни, но със сигурност ще се запази съжителството на бордови мрежи и съединители, които някой ден ще превърнат колата без волан в реалност.
Търсите конкретен конектор?
Списък на продуктите

Имате ли въпроси?
Моля, свържете се с нас!
Заявка чрез формуляра
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Моля, свържете се с нас!
Заявка чрез формуляра
+49 8861 2501 0
sales@ept.de

