Odporne i wszechstronne złącza Hirose
Odporne i wszechstronne złącza HiroseData publikacji: 17-06-2025 🕒 8 min czytania
Nieustannie rozwijająca się branża pojazdów elektrycznych – samochodów, rowerów, a nawet miejskich hulajnóg – stale podsyca popyt na złącza o wysokich parametrach prądowych, odpornych mechanicznie i odznaczających się wysoką klasą ochronności. Japońska marka Hirose oferuje takie właśnie rozwiązania.
W niniejszym artykule opisano uniwersalne złącza marki Hirose. Ich cecha wspólna to specyfikacja odpowiadająca wymaganiom spotykanym w branży samochodów elektrycznych i ich ładowarek, a także innych zelektryfikowanych pojazdów. Często producenci wkraczający na rynek EV poszukują złączy ściśle wyspecjalizowanych – tymczasem wiele rozwiązań przemysłowych odznacza się bardzo wysokimi parametrami elektrycznymi oraz konstrukcją odporną na wibracje i wstrząsy. Są to złącza do aplikacji sygnałowych, sterowniczych, a nawet zasilających – a znany producent, jakim jest Hirose, już samą swoją renomą zaświadcza o jakości prezentowanych wtyków i gniazd. Tym niemniej – warto bliżej przyjrzeć się ich specyfikacji i potencjalnym zastosowaniom.
W tym artykule poruszamy takie tematy jak:
- Jakie są najważniejsze cechy złączy stosowanych w branży EV?
- Zróżnicowana oferta złączy DF do połączeń w elektronice sterującej
- Kompaktowe wtyki i gniazda montowane powierzchniowo
- Złącza okrągłe o wysokich parametrach elektrycznych
Złącza zgodne z wymaganiami branży EV
Obwody pojazdów elektrycznych oraz urządzeń służących do ich ładowania wymagają nie tylko obsługi prądów o wysokim natężeniu. Ich równie istotnymi cechami będą: trwałość, szczelność, możliwość pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Trzeba też mieć na uwadze, że takimi przymiotami muszą się odznaczać nie tylko wtyki i gniazda zewnętrze, ale również stosowane wewnątrz urządzeń, między jego modułami.
Złącza DF
Złącza DF51/DF51K służą do tworzenia połączeń płytka-płytka, płytka-przewód i przewód-przewód. Mogą być zatem użyte do doprowadzania zasilania do poszczególnych podzespołów, sterowania przekaźnikami, przekazywania sygnałów i wielu innych kluczowych funkcji. Pozwalają tworzyć modułowe projekty, usprawniając zarówno produkcję, jak i serwisowanie sprzętu. To ważna cecha urządzeń pracujących w przestrzeni publicznej, gdzie konserwator nie jest stale dostępny na miejscu, a jedynie regularnie dojeżdża (nierzadko pokonując spore dystanse) do lokalizacji wymagających jego interwencji.
Seria DF posiada wszystkie najważniejsze cechy złączy stosowanych w stacjach ładowania EV, a także okablowaniu wszelkich pojazdów elektrycznych (również hulajnóg, rowerów etc.). W pierwszej kolejności trzeba tu zwrócić uwagę na wysokie parametry elektryczne: znamionowe napięcie i natężenie wynoszą tu 250V i 2A. W pojedynczym korpusie może się mieścić do 30 styków.
Wtyki i gniazda DF51/DF51K występują w wersjach prostych, kątowych, lutowanych do laminatu (w technologii powierzchniowej lub przewlekanej, SMT lub THT) i przeznaczonych do montażu/parowania na przewodach (tj. całkiem bez mocowania na PCB). Wersje kątowe mają tę dodatkową zaletę, że pozwalają umieszczać gniazda na brzegach obwodów i grupować je wieżowo, przez co minimalizuje się zajmowaną przez elektronikę przestrzeń. Niezależnie od modelu ich konstrukcja zapewnia pewne połączenie dzięki zastosowaniu mechanizmu zapadki, którego zadziałanie jest słyszalne i odczuwalne, co potwierdza prawidłową instalację. Styki żeńskie chwytają męskie złącze kołkowe z dwóch stron, minimalizując rezystancję.
W aplikacjach, gdzie będzie wymagane dodatkowe zabezpieczenie PCB, złącza DF51/DF51K ujawniają jeszcze jeden atut: mogą być od podstawy zalewane żywicą (warstwa do 3mm). Z katalogu TME można też nabyć rozgałęźniki tych złączy, które służą m.in. podpinaniu do magistral komunikacyjnych.
O ile wyżej opisane modele obsługują przewody o przekrojach typowych dla ciągów sygnałowych (od 22 do 30 wg AWG, tj. 0,05mm2 do 0,34mm2), w przypadku serii DF60 (Enerbee) wielkości zamykają się w przedziale od 8 do 12 wg AWG, czyli ok. 4…10mm2, częściej spotykanych w połączeniach zasilających i ew. sterowniczych. Na takie zastosowanie wskazują też ich znamionowe prądy, które mogą sięgać nawet 65A. Są to wtyki i gniazda typu przewód-płytka. Aby zapewnić wysoki poziom bezpieczeństwa przy ich obsłudze, do połączenia styków nie dochodzi przed pełnym sparowaniem korpusów, tj. gdy metalowe części są już całkiem osłonięte. Podobnie jak we wszystkich opisywanych tu produktach, obudowy zostały uformowane tak, by całkowicie uniemożliwić podłączenie o odwróconej polaryzacji.
Cechą wyróżniającą produkty DF62W (SignalBee) jest wysoki poziom ochronności. Dzięki zastosowaniu uszczelek połączenia osiągają klasę IP67, czyli całkowitą szczelność względem pyłów, a także wody pod ciśnieniem (np. strumienia z myjki, rozbryzgów spod kół pojazdu). Serię tę opracowano z myślą m.in. o wykonywaniu połączeń w rowerach i hulajnogach elektrycznych, gdzie odporność na opady atmosferyczne, drgania, kondensację pary wodnej i inne nieprzyjazne zjawiska jest priorytetem. Co więcej, dzięki umieszczeniu styków w rastrze 2x2,2mm złącza te odznaczają się wyjątkowo kompaktowymi wymiarami.
Złącza SMD do połączeń interfejsowych
Wszystkie pojazdy elektryczne i ładowarki do nich są urządzeniami w dużej mierze elektronicznymi, a cyfrowe komponenty zawsze będą wymagać połączeń komunikacyjnych. Ze względu na wymiary obwodów i niewielkie wymagania prądowe samych interfejsów optymalnym rozwiązaniem jest tu zastosowanie wyspecjalizowanych złączy. Hirose ma w ofercie wiele takich produktów, m.in. serie KW30 oraz FH28K.
Złącza KW30 to wąskoprofilowe (jednorzędowe) gniazda i wtyki, oferujące zminimalizowany wymiar przy stosunkowo wysokiej odporności mechanicznej (zwłaszcza na wibracje, co wykazują testy przy 2000Hz). Ich wyprowadzenia (do 15 szt.) umieszczono w rastrze 1mm. Montowane na PCB gniazda wykonano w formacie SMD, podczas gdy styki mocuje się poprzez zaciskanie na przewodach. Są to elementy przystosowane do rzadkiego łączenia-rozłączania, czyli przede wszystkim połączeń fabrycznych. Gniazda występują w wersjach prostych i kątowych.
W urządzeniach, gdzie ograniczenia przestrzenne są wyjątkowo restrykcyjne (panele sterownicze, elementy interfejsu, czyli HMI), stosuje się przewody FFC/FPC (od ang. Flexible Flat Cable, Flexible Printed Circuit), które wymagają specjalnego rodzaju gniazd. W przypadku serii FH28K są to złącza przystosowane do przewodów o rastrze 0,5mm, zawierających od 10 do 80 ścieżek. Takich gęstych połączeń używa się często przy podłączaniu wyświetlaczy. Warto zaznaczyć, że są to złącza typu ZIF (Zero Insertion Force), wyposażone w dźwignię dociskającą, a zatem powodujące jedynie minimalne zużycie styków (i samych przewodów) podczas montażu i wymiany.
Złącza okrągłe
Pośród oferty Hirose można znaleźć najwyższej jakości złącza okrągłe, w tym wtyki i gniazda serii HR30, jednego ze sztandarowych rozwiązań dostawcy. Są to wtyki i gniazda z mechanizmem zatrzaskowym typu push-pull, przeznaczone głównie do połączeń przewód-przewód, chociaż w ofercie znalazły się też modele do montażu na PCB. Obsługują prądy do 5A (większość 2A) i napięcia do 140V DC i 300V AC. Ich zmontowanie jest łatwe, niemal intuicyjne, ponieważ cała konstrukcja opiera się na kilku elementach. Jednocześnie zapewniają bardzo dobre, odporne mechanicznie połączenie, proste w obsłudze, a co najważniejsze – odporne na penetrację przez wodę i wilgoć. Zostały zaprojektowane i wykonane z myślą o długoterminowej pracy na zewnątrz, w obecności najtrudniejszych czynników środowiskowych, a jednocześnie są zdolne do obsługi połączeń o wysokich parametrach transmisyjnych.
Seria LF oferuje wyższe parametry, a w jej konstrukcji zastosowano blokady bagnetowe i metalowe korpusy ekranujące przesyłany sygnał przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. W grupie LF można znaleźć złącza proste i kątowe zawierające do 20 styków. Produkty obsługują napięcia do 300V lub 1,25kV AC. Podobnie jak w przypadku wielu omawianych tu rozwiązań, złącza serii oferują wysoki stopień ochronności (IP68). Co istotne – producent przygotował kompatybilne gniazda instalowane panelowo pozwalające na zastosowanie tych złączy np. do ładowania pakietów ogniw czy podłączania adapterów.
