定格電流75AのD-Subコネクタを使用したパワーインテグリティおよび柔軟性の確保

電気自動車（EV）、産業用システム、テレコミュニケーションシステムなど、電子機器における電源要件は用途を問わず増加しており、これらすべてに堅牢で信頼性の高いコネクタが必要とされています。これは特に配電に当てはまります。設計者は、高いパワーインテグリティを維持しながら、極数、コンタクト構成、終端の柔軟性を提供するハイパワーコネクタを必要としています。

D-subコネクタは、おそらく電子機器において最も一般的なマルチピンコネクタであり、電源システムの多くの要件を満たしています。さまざまな構成があり、何千ものアプリケーションに適合します。電源需要の増加に伴い、設計者が顧客のニーズを満たすためにも、D-subもそれに応じて進化する必要があります。

この記事では、D-sub コネクタについて簡単に説明します。また、Amphenol ICCのハイパワーソリューションを紹介し、その適用方法を示します。

D-subコネクタの名前の由来

D-subコネクタは、データ通信、軍事、民生、産業、計測、医療分野など、さまざまな用途で広く使用されている一般的なコネクタです。その名前は、コネクタのシェルがD字形状をしていることに由来します（図1）。この特徴的な形状により、誤った挿入を防ぎ、確実な接続を保証するセルフキー構造となっています。

図1：D-subコネクタシェルのD字形状は、確実な機械的および電気的接続を保証すると同時に、誤った嵌合を防ぐという働きもあります。（画像提供：Amphenol ICC）

D-subコネクタには2つの性別があり、ピンコンタクトのものはプラグと呼ばれ、ソケットコンタクトのものはソケットと呼ばれます。ソケットのシールドは、プラグのシールドの内側にしっかりと収まります。外側のシェルは機械的強度と電気的導通を提供し、電磁干渉（EMI）から保護します。さまざまなハードウェア実装オプションにより、確実な接続が可能です。

ケーブルのストレインリリーフ用保護フードは、プラスチック製、金属化、または金属材料のものがあります。金属や金属化されたフードは、シールドケーブルのシールド編組と接触することで、EMIをさらに低減します。フードは、ストレートまたはライトアングルの出力ポートがあり、さまざまなロックオプションがあります。

D-subハイパワーコネクタ

Amphenol ICCは、標準および高密度フォームファクタのD-subコネクタを幅広く提供しています。多くのアプリケーションで増大する電源ニーズに対応するため、75アンペア（A）のパワーコンタクトを備えたハイパワーD-subコネクターシリーズを追加しました。このシリーズのコネクタには、2、3、5、または8個の電源コンタクトを備えたコンタクトレイアウトがあります（図2）。

図2：Amphenol D-sub、ハイパワーシリーズのコネクタには、2、3、5、または8個のコンタクトレイアウトがあります。（画像提供：Amphenol ICC）

図2において、5W5などWで指定されたレイアウトは、電源コンタクトがすべてコネクタ本体の同一平面上にあることを示しています。Vで指定されたものは、コンタクトの1つが、ソケットの場合はコネクタ本体にはめ込まれ、プラグの場合は本体からはみ出した状態にあることを示しています。1つのコンタクトが他のコンタクトより先に接続することで、他のピンが接触する前にグラウンドまたは他のソースを接触させることができます。Wスタイルのレイアウトのコンタクトは、プラグコネクタとソケットコネクタが接続されると同時に接続されます。

D-subコネクタのシェルサイズには、A、B、C、D、Eがあります。これらは、オリジナルのDコネクタのピンレイアウトに基づいた歴史的な表記です。Aシェルには15本の標準ピン、Bシェルには25本、Cシェルには37本、Dシェルには50本、Eシェルには9本あります。D-subハイパワーコネクタは、より大きなピンを使用し、シェルサイズに比例して少ないピンを組み込んでいます。

Amphenol D-subハイパワーコネクタは、最大電圧300ボルトで、1コンタクトあたり75Aを供給します。嵌合されたコンタクトの直列抵抗は7.3ミリオーム（mΩ）未満です。この抵抗値は、75A時のコンタクト間電圧降下が0.55ボルト未満であることを表しています。現在の定格は、UL1977「データ、信号、制御、電源用途のコンポーネントコネクタ」に基づいています。試験自体は、次のような定格負荷時のコネクタの温度に基づいています。デバイスが最大定格電流75Aを流した場合、「テストポイントで測定したデバイスの温度は、絶縁材料の相対温度指数（+130°C）を超えてはならない」

相対温度指数（RTI）とは、材料の重要な特性が長期間にわたって許容範囲内に保たれる最高使用温度のことです。標準的な8W8の8コンタクト構成のコネクタは、75Aの電流で75°Cの温度上昇を示します（図 3）。

図3：75Aにおける8W8ハイパワーコネクタの温度上昇の測定値を示します（画像提供：Amphenol ICC）。

このコネクタの定格動作温度範囲は、-55°C～+125°Cです。最大電流仕様は、コネクタが室温にあることを前提としており、実際の温度に基づいて低く設定されています（図 4）。

図4：はんだ付けコンタクトを持つ8W8コネクタの代表的な温度ディレーティングカーブの例を示します。（画像提供：Amphenol ICC）

Amphenol ICC D-subハイパワーコネクタのコンタクトは、はんだバケット、圧着、およびライトアングルバージョンがあり、プリント回路基板、パネル、およびケーブルの実装要件に対応可能です。

代表的なハイパワーコネクタ構成

Amphenol ICC DA3W3PA009KLFは、Aシェルに実装された3極プラグハウジングです。圧着接続の機械加工コンタクトピンである8638PPC7506LFピンなどのプラグコンタクトが使用可能です。このタイプの接続は、ケーブルマウントコネクタで使用されます。代替コンタクトは、はんだカップ終端付きの機械加工プラグである8638PPS7506LFです。

3W3ハウジングの別のバージョンはDA3W3SA009KLFです。これは、圧着終端付きの機械加工された8638PSC7506LF のようなソケットコンタクトを使用します。圧着およびはんだカップ終端の各種プラグおよびソケットコンタクトが利用可能です。

Amphenol ICC DBV5W5P500H9KLFは、プリント回路基板（プリント基板）実装用のライトアングルコネクタの例です。これは、プラグコンタクトを含む5W5の5極のコンタクトを備えたプラグコネクタです（図5）。

図5：DBV5W5P500H9KLFは、プラグコンタクト一体型の基板実装用5W5の5極プラグコネクタです。（画像提供：Amphenol ICC）

このコネクタには、コネクタ本体を確実にロックするために、さまざまな基板およびパネル実装アクセサリが用意されています。前面アクセサリには、M3またはUNC4-4ネジのネジ切りインサートまたは雌ネジが含まれています。基板実装アクセサリには、メタルブラケットとハープーンがあります（図6）。

図6：コネクタをプリント基板に固定するために、さまざまな実装用アクセサリを使用することができます。（画像提供：Amphenol ICC）

図5に示す5W5プラグには、プリント基板に取り付けるためのハープーンと、相手コネクタをロックするための雌ネジが付属しています。ライトアングルコネクタの嵌合ソケットと2、3、8コンタクトのバージョンもあります。

D-subハイパワーアプリケーション

ハイパワーD-subシリーズのアプリケーション例としては、産業用コンピュータに電源を供給できるインダストリ4.0などがあります。一般的なデスクトップコンピュータとは異なり、これらの組み込み型コンピュータは過酷な環境でも動作するように設計されています。衝撃、振動、大きな温度変化にさらされます。ハイパワーコネクタは、柔軟なコンタクト構成で信頼性の高い接続を提供します。同様に、これらのコネクタは、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）やその他のマシンオートメーションエレクトロニクスに電源を供給することができます。

まとめ

Amphenol ICC D-subハイパワーコネクタは、最大8ラインで最大定格電流75Aの信頼性の高い電源接続を追加することにより、長年使用されてきたDコネクタのアプリケーション範囲を拡げます。