Die Kunst, den richtigen Steckverbinder für Ihr PCB auszuwählen

Steckverbinder sind die heimlichen Stars eines Produkts und seiner Hardware-Entwicklung. Jeder Apple-Benutzer kennt die romantische Geschichte, die das Unternehmen über seine Dongles gesponnen hat: Von der Verliebtheit in den ersten Magnetstromstecker über den Verrat der 3,5-mm-Buchse bis hin zum heutigen "Es ist kompliziert"-Status.

Produktentwickler machen mit ihren Prototypen ähnliche emotionale Erfahrungen. Ein unzuverlässiger Steckverbinder, dessen Einsteck- oder Biegerate während der Tests überschritten wird, kann eine tagelange Fehlersuche bedeuten. Manuelles Crimpen oder Löten von Kontakten ist ärgerlich und manchmal komplett ineffektiv, weil wohl niemand ein 1.500-Dollar-Werkzeug zum Crimpen von 10 Prototyp-Drähten kauft. Und dann gibt es noch die Probleme in der Lieferkette und die Kämpfe mit Imitationen von fragwürdiger Qualität. Für die Lebensdauer des Produkts zahlt es sich aus, schon frühzeitig über den Verbindungsprozess mit PCB-Connectoren nachzudenken, ohne sich vorzeitig an ein bestimmten Variante zu hängen.

Legen Sie Ihr Ziel fest

In Gantt-Diagrammen sieht die Auswahl oft nach einer einfachen und schnellen Angelegenheit aus – nicht schwieriger als die Auswahl eines LDO-Spannungsreglers. In Wirklichkeit handelt es sich um eine gemeinsame Anstrengung der elektrischen, mechanischen und UI-Entwickler, wobei ein dutzend Variablen abzuwägen sind, die nicht alle mit einem Datenblatt ausgewertet werden können. Wie bei jedem Projekt ist es entscheidend, frühzeitig eine Zielvision zu entwickeln. Einige typische Fragen, die Sie sich stellen sollten, sind:

• Wie groß soll der Stecker sein?
• Wie soll er sich beim Einsetzen/Entfernen anfühlen?
• Welche Art von unsachgemäßem Gebrauch wird bei typischer, wenn auch unbeabsichtigter, Verwendung erwartet?
• Welche Form ist sowohl für den Stecker als auch für die Steckdose akzeptabel?
• Wie sieht die Umgebung aus? Muss er staub-, vibrations- oder wasserfest sein?
• Wie viel Spannung und Strom wird er führen?
• Wie lange muss die Steckverbindung halten?
• Gibt es einen bestehenden Standard, den der Kunde lieber verwenden möchte oder dessen Verwendung das Unternehmen vermeiden möchte?
• Wie sieht das physische Routing der zugehörigen Leitung aus?

Identifizieren Sie geeignete Kandidaten

Wenn man ein Ziel hat, müssen als nächstes mögliche Kandidaten identifiziert werden. Am besten blättert man einen Katalog durch (falls man diesen findet), um zu sehen, was es da draußen alles gibt und welche Terminologie verwendet wird, um die Steckverbinder zu beschreiben, die man in Betracht zieht.

Digitale Kataloge sind eine weitere Möglichkeit, ebenso wie Demo-Kits und FAEs von Anbietern. In jedem Fall ist die Auswahl aus einem Menü der einfachste Ausgangspunkt. Eine Liste potentieller Kandidaten kann auf der Grundlage schriftlicher elektrischer und mechanischer Spezifikationen erstellt werden, wie z.B.:

• Nennspannung 
• Nennstrom (einschließlich Derating bei Umgebungstemperatur und Grenzwerte für den Gesamtstrom)
• Größe und Form
• Abdeckungen und Schlösser und Schlüssel
• Spezifikationen zu Umweltaustritt und Vibrationsschutz
• Plattieren und Unterplattieren von Materialien und Dicken (dies ist eine Wissenschaft für sich und sollte nicht ignoriert werden)
• Bewertung der Einsteckrate
• Mechanische Stabilität (SMT- oder Durchsteck- oder Panelmontage)

Besorgen Sie sich alles, was auf dieser Liste steht oder auch nur annähernd darauf zutrifft, damit jeder im Team die Steckverbinder selbst ausprobieren kann. Dazu gehört das gesamte Steckverbindersystem - die Stiftleiste, der Kontakt, das Gehäuse, verschiedene Varianten mit Abdeckungen/Verriegelungen usw... Oft weiß ein Team erst, was es braucht, wenn es sieht. Schließlich leben und sterben PCB-Steckverbindungen basierend auf dem realem 'Gefühl'. Es ist auch möglich, dass sich gar nichts richtig anfühlt und das Team wieder an das Zeichenbrett zurückkehren muss. Hier können Besuche von Verkäufern und Vertriebsingenieuren hilfreich sein, da das Team dann eine Vorstellung davon hat, was gut und was schlecht ist.

Treffen Sie eine Auswahl

Wenn eine Liste mit ausgewählten Steckverbindungsystemen definiert ist, sollten andere sekundäre Aspekte berücksichtigt werden, die nicht mit dem PCB-Connector selbst zusammenhängen:

• Wie sieht die Lieferkette aus?
• Gibt es vorgecrimpte Drähte, die für die Prototypenfertigung und die frühe Produktion gekauft werden können?
• Wie verbreitet ist dieser PCB-Connector, und ist das hilfreich oder nicht?
• Kann die Auswahl an anderer Stelle im Design verwendet werden? Wenn ja, ist das Risiko, dass der Stecker in die falsche Buchse geht, begrenzt und/oder akzeptabel?
• Verfügt der ausgewählte Vertragshersteller über die Werkzeuge für das Steckverbindungssystem?

Beachten Sie, dass ein bestimmter PCB-Connector alle "falschen" Antworten aus dieser sekundären Liste liefern kann, aber wenn er der einzige ist, der die Aufgabe erfüllen kann, ist er wahrscheinlich immer noch die "richtige" Wahl. Ähnlich wie eine Weltraumrakete nichts anderes ist als Kosten, Risiko und Ärger – bis sie die Menschheit auf den Mond bringt.

Es ist wahrlich eine Kunst, die Leistung, das Aussehen und die Haptik eines Steckverbindungssystems miteinander zu verbinden. Designer sollten feiern, dass das höchste Lob für einen Steckverbinder die Tatsache ist, dass seine Verwendung unbemerkt bleibt.

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