Tüketici Elektroniği için Manyetik Şarj Konektörü: Fabrikadan Bir Satın Alma Kılavuzu

Bakın, size geleceğin manyetik şarj konnektörleri olduğunu söylemeyeceğim. Değiller. Gerçek insanlar tarafından kullanılan küçük tüketici elektroniği üreten herkes için bunlar sadece bir hediye.

Geleneksel USB bağlantı noktaları mükemmeldir. Ta ki onlar olmayana kadar. Tüketici elektroniğinde-giyilebilir ürünler, TWS kılıfları, cepte veya bilekte taşınan her şey-genellikle altı ay içinde "değildir". Ter içeri giriyor. Tüyler içeri giriyor. Kullanıcılar, bağlantı noktasını göremedikleri için gece saat 2'de-kabloları baş aşağı sıkıştırıyorlar. PCB'nizdeki lehim bağlantıları kaldıraç olarak kullanılmayı sevmez. Birisi kabloyu yanlış açıyla çektiği için Mikro-USB yuvalarının karttan tamamen koptuğunu gördüm. Tip-C daha iyidir elbette ama yine de bir deliktir. Ve delikler suyun, tozun ve kullanıcı hayal kırıklığının içeri girdiği yerdir.

Manyetik şarj konektörü her sorunu çözmez. Ancak oldukça büyük olduğu ortaya çıkan "mahfazadaki delik" sorununu çözüyor.

Cihazın tarafı yalnızca-altın-kaplamalı düz bir yüzeydir, mahfazayla aynı hizadadır, açıklık yoktur. Kablo mıknatıslarla yerine oturur. Hizalama yok, yerleştirme kuvveti yok, bükülecek dil yok. Birisi kabloya takılıp mı takıldı? Ayrılıyor. Cihaz masanın üzerinde kalır. Dürüst olmak gerekirse, bu tek başına gördüğüm tüm sağlamlaştırma spesifikasyonlarından daha fazla ürünü zemin darbelerinden kurtardı.

Nakliye yapıyoruzmanyetik pogo piniGeleneksel limanlarla ölecek ürünlere yıllardır çözümler sunuyoruz. Yüzme kulaklıkları. Her gün alkolle silinen tıbbi bantlar. Kir içinde yuvarlanan ve suyla yıkanan evcil hayvan tasmaları. Bunun nedeni manyetikliğin "birinci sınıf" olması değil. Bunun nedeni, küçük, kapalı ve gerçekten hareketli bir şey inşa ederken, dilli ve kabuklu bir haznenin, karşılayamayacağınız mekanik bir yük olmasıdır.

Giyilebilir cihazlar, TWS kulaklıklar, akıllı ev aletleri veya alanın milimetrenin onda biri ile ölçüldüğü elde taşınır herhangi bir şey tasarlıyorsanız, muhtemelen zaten mekanik çiziminize bakmışsınızdır ve oraya bir şarj portunu nasıl sığdıracağınızı merak etmişsinizdir. Bu rehber tam size göre. Bu şeyleri on iki yıl boyunca inşa etmek, bir tanesini belirlediğinizde aslında neyin önemli olduğuyla özetlenebilir.

Manyetik Pogo Pin Konektörü Nasıl Çalışır?

Müşterilerim bana her zaman mıknatısın akımı taşıyıp taşımadığını soruyor. Hayır. Sadece lanet şeyi yerinde tutuyor.

Tipik bir manyetik zıvana pimi tasarımında, neodimyum mıknatıs halkası hizalama ve tutma işlemlerini gerçekleştirir. Konektörü yerine çeker ve orada tutar. Gerçek elektrik yolu merkezdeki yaylı-zıplama pimlerinden geçer. Konektör eşleştiğinde pimler cihaz üzerindeki düz temas yüzeylerine doğru sıkışır. Her pimin içindeki yay sabit basıncı koruyarak küçük boşlukları, yüzey düzensizliklerini veya titreşimi telafi eder.

Mühendisliğin spesifikleştiği yer burasıdır. Manyetik kuvvet ve temas kuvveti aynı şey değildir. Manyetik kuvvet, iki yarıyı bir arada tutan şeydir-kabloyu doğrudan çekip çıkarsanız ölçeceğiniz kuvvettir. Temas kuvveti, pim ucunu yastığa doğru iten yay basıncıdır. Yay çok yumuşaksa güçlü mıknatıslara ve zayıf temas kuvvetine sahip olabilirsiniz, bu da aralıklı bağlantılar ve arklanma anlamına gelir. Veya ağır yay kuvvetine ve zayıf mıknatıslara sahip olabilirsiniz; bu, üzerine nefes aldığınızda konektörün fırlayacağı anlamına gelir. (30gf yaylı N52 mıknatıslarda ısrar eden bir müşterim vardı. Kablo sağlam görünüyordu ancak kullanıcı her yazı yazdığında şarj ışığı titriyordu. Bunu yapmayın.)

Bunu doğru yapmak için üç şeyi ayarlıyoruz. Yay kuvveti: Tüketici elektroniği için genellikle pin başına 60–120gf. Küçük oksidasyonu aşmaya yetecek kadar, çiftleşmenin bir tuğlayı itmek gibi hissettireceği kadar değil. Strok: Pim, çiftleşme sırasında 0,5 mm'den 1,0 mm'ye kadar sıkıştırılır. Çok az vuruş ve üretim toleransları temasınızı öldürür. Çok fazla olursa yay dibe vurur veya zamanından önce aşınır. Ve temas direnci: Şarj uygulamaları için 50 mΩ'un altını hedefliyoruz. 30 mΩ'un altındaki veri hatları için. Akımı küçük bir temastan geçirirken her miliohm önemlidir.

Bu üçünü yanlış anladığınızda güzel manyetik konektörünüz pahalı bir kağıt ağırlığına dönüşür.

Tüketici Elektroniği Ürününüzün Kaç Pime İhtiyacı Var?

Masama gelen projelerin yarısını tetikleyen soru bu. Daha fazla raptiye, gelecekte-geçerli-olmaya karşı daha güvenli hissettiriyor, değil mi? Ancak pinler maliyetlidir, yer kaplar ve arıza noktaları ekler. İşte bunu nasıl parçalayacağım.

2–4 Pin: Temel Şarj

Ürününüz yalnızca güce ve toprağa ihtiyaç duyuyorsa burada durun. 2-pin kurulumu-VCC ve GND; en küçük, en ucuz, en güvenilir yapılandırmadır. Bunu elektrikli diş fırçaları, basit LED cihazları ve verilerin Bluetooth üzerinden kablosuz olarak iletildiği bazı TWS kasaları için kullanıyoruz.

4 pinli bir model, genellikle temel sinyalizasyon veya güvenlik termistör hattı için iki ekstra kontak ekler. Hala kompakt. Hala ucuz. Daha fazla rozet almak için somut bir nedeniniz yoksa yaşamanız gereken yer burasıdır.

6–8 Pim: Şarj Etme, Sinyal ve Veri

Şimdi konuşuyorsun. Bir 8 pinli manyetik konektör size güç, toprak, USB 2.0 verilerini ve belki bir veya iki yardımcı sinyali çalıştırmak için yeterli şerit sağlar. Bu, ara sıra kablolu veri aktarımına veya ürün yazılımı güncellemelerine ihtiyaç duyan akıllı saatler, fitness takipçileri ve elde taşınan cihazlar için ideal noktadır.

Şarj istasyonu olan bir çocuk tableti yapan bir müşterim vardı. Şarj etme, okul içeriği yüklemeleri için USB verileri ve dock hoparlörü için bir ses hattı istiyorlardı. Sekiz pin her üç işi de üstlendi. Konektör 10mm × 6mm-çerçeve için yeterince küçüktü ve dört-katmanlı bir PCB üzerinde temiz bir şekilde yönlendirilecek kadar büyüktü.

10 Pin: Karmaşık Güç ve Veri

A 10 pinli pogo konektörü8 yeterli olmadığında gideceğiniz yerdir. Belki USB 3.0 veya HDMI için diferansiyel çiftlere ihtiyacınız vardır. Belki birden fazla voltaj rayınız vardır. Belki akıllı bir batarya için özel algılama hatlarına ihtiyacınız vardır.

Ancak-bu da önemli-Ekiplerin "her ihtimale karşı" 10 pin belirlediğini ve ardından bunlardan 4'ünü-bağlantı olmadığında kullandığını gördüm. Bu, malzeme listesi maliyetinin ve alanın boşa harcanmasına neden olur. Ürün yol haritanızda önümüzdeki 18 ay içinde bu ekstra şeritlere somut bir ihtiyaç yoksa muhtemelen bunlara ihtiyacınız da yoktur.

Ne Zaman 8pin Manyetik Konnektör Seçmelisiniz?

8pin manyetik konektörmuhtemelen tüketici elektroniği alanında en çok talep edilen konfigürasyonumuzdur. Şaşırtıcı bir ürün yelpazesi için işe yarayan bir dengeye ulaşıyor.

Akıllı saatler ve fitness bileklikleri (güç + veri + kalp atış hızı sensörü hata ayıklama), elde taşınan oyun cihazları (şarj + ses + USB verileri), taşınabilir tıbbi cihazlar (güç + toprak + iki veri hattı + sense) ve üst düzey TWS kasalarına (hızlı şarj + cihaz yazılımı güncellemesi + kasa durumu) iyi uyum sağlar.

Konektörün içinde pin ataması genellikle şu şekilde görünür: güç için iki pin (akım paylaşımı için paralel), toprak için iki pin, USB D+/D− için iki pin ve yardımcı sinyaller veya ek güç dönüşü için iki pin. Erken plan yaparsanız PCB düzeni basittir. Baş ağrısı, donanım ekiplerinin önce kartı tasarlayıp daha sonra konektörün takılmasını istemesiyle ortaya çıkar. (Mıknatısın oturması gereken yerin altına izlerin yönlendirildiği altı-katmanlı bir tahta gördüm. Eğlenceli bir telefon görüşmesiydi.)

Uzay-akıllıca, sekiz-pin formatı genellikle 10mm × 6mm ila 12mm × 8mm ayak izine ihtiyaç duyar ve mıknatıs boyutuna bağlı olarak yüksekliği 3,5–4,5mm civarındadır. Cihazınız bundan daha küçükse, 4 pime düşmeniz veya özel bir kademeli düzeni tercih etmeniz gerekebilir.

10 Pimli Pogo Konektörü Ne Zaman Daha İyi Bir Seçimdir?

Arayüzünüz 8-pin sınırını aştığında 10 pinli pogo konektörüne geçersiniz. Yaygın tetikleyiciler: ekstra diferansiyel çiftler gerektiren USB 3.0 SuperSpeed'e ihtiyacınız var; bağımsız yüksek akım rayları artı verileri çalıştırıyorsunuz; dock'a geri dönmek için özel hatlara ihtiyaç duyan birden fazla sensörünüz var; veya ürününüz müşterilerin JTAG veya UART erişimine ihtiyaç duyduğu bir geliştirme platformudur.

Geçen yıl taşınabilir bir ultrason cihazı için 10 pinli bir çözüm geliştirdik. Bağlantı istasyonunun 12V/3A şarj gücü sağlaması, görüntü aktarımı için USB 2.0 verilerini taşıması ve prob kalibrasyonu için yalıtılmış kontrol hatları sağlaması gerekiyordu. Sekiz pin, donanım yazılımı karmaşıklığını artıran çoğullamaya başvurmadan yükü taşıyamıyordu. On pin sorunu temiz bir şekilde çözdü.

8 pinli tasarımdan temel fark nedir? Boyut ve maliyet. 10 pinli bir modül kabaca %20-30 daha büyük ve daha pahalıdır. Ürününüzün bu ekstra iki pim için zorlu bir mühendislik nedeni yoksa, asla kullanmayacağınız kapasite için para ödüyorsunuz demektir. Benim kuralım: Eğer pin atama elektronik tablosunu gerçek sinyallerle dolduramıyorsanız, 8'e sadık kalın.

Manyetik Şarj Konektörü Sipariş Etmeden Önce Neleri Kontrol Etmelisiniz?

Bir tedarikçiye çizim göndermeden önce bu listeyi gözden geçirin. Pek çok projenin orta adımları atladığını ve prototipler geldiğinde paniğe kapıldığını gördüm.

Nominal Akım ve Gerilim.Zirveyi değil, gerçek sürekli akımınızı bilin. 3A olarak derecelendirilmiş bir konektör, patlamalarda 5A'yı işleyebilir, ancak cihazınız bir saat boyunca 2,5A sabit-durum çekiyorsa, yalnızca başlık numarasını değil, sıcaklık artış eğrisini de kontrol etmeniz gerekir. Bu adımı atlayan ve 500 döngüden sonra pinlerinin neden siyaha döndüğünü merak eden bir müşterim vardı. 2A-dereceli bir yay boyunca 4A'yı çalıştırıyorlardı. O müşteri olmayın.

Direnç ile iletişime geçin.Test yöntemini isteyin. Bazı fabrikalar laboratuvarda yepyeni pinler üzerinde-ölçülen "tipik" değerleri belirtir. Sayıyı 5.000 çiftleşme döngüsünden sonra istiyorsunuz çünkü kullanıcınız altıncı ayda bunu görecek.

Yay kuvveti ve temas darbesi birlikte çalışır. Küçük darbeli yüksek yay kuvveti pimin dibe vurmasına ve kaplamaya zarar vermesine neden olur. Zayıf kuvvetle uzun bir vuruş size aralıklı temas sağlar. Tüketici elektroniği için genellikle 0,6–0,8 mm strok belirleriz.

Pim aralığı ve PCB kaplama alanı: manyetik konektörlerin sabit mekanik düzenleri vardır. Yönlendirmeniz daralırsa pimleri daha yakına sıkıştıramazsınız. PCB düzenini kilitlemeden önce mekanik çizimi alın.

Kaplama ve birleştirme döngüleri: Tüketici ürünleri için 2–3 µm nikel üzerinde 1,0–1,5 µm sert altın temeldir. Ürününüz günde birden çok kez çiftleşiyorsa 5.000 döngülük test verilerini isteyin. "Tahmini" kullanım ömrünü kabul etmeyin.

Su geçirmezlik: IP67'ye ihtiyacınız varsa konektör savaşın yalnızca yarısıdır. Cihazın-yan yalıtımı diğer yarısıdır. IP derecelendirmeleri için kurum içi "sıçrama testleri" yerine-IEC 60529'a göre test yaparız. Tedarikçiniz standart numarayı veremiyorsa testi yapmamıştır.

Mıknatıs kuvveti ve mekanik tolerans: Çekme kuvveti, titreşim yoluyla teması koruyacak kadar yüksek, cihazı masadan sürüklemek yerine kablonun ayrılabileceği kadar düşük olmalıdır. Giyilebilir ürünler için 400-600 gf genellikle konfor bölgesidir.

Manyetik Pogo Pin Konnektörlerinde Hangi Sorunlar Oluşabilir?

Doğru şekilde tasarlandıklarında-harika çalışırlar. Olmadıklarında, geri gönderilen birimlerde gördüğüm arıza modları şunlardır.

Aralıklı temas genellikle yetersiz yay kuvvetinden veya yetersiz vuruştan kaynaklanır. Pim, titreşim sırasında veya kullanıcı hareket ettiğinde teması kaybeder. Bazen bu bir tolerans artışıdır-: mıknatıs tutar, ancak pim yastığa tam olarak ulaşmaz. Muhafaza büzülmesinin cihaz pedini mıknatıs yüzünün 0,1 mm altına çektiği bir grup TWS kasamız vardı. Kablo güvenle takıldı ancak şarj LED'i titredi. Bunun pin değil plastik olduğunu anlamamız üç günümüzü aldı.

Yüksek-akımlı şarj sırasında ısınma, temas direnci beklenenden yüksek olduğunda meydana gelir. İnce kaplama, kirlenmiş yüzeyler veya gerginliğini kaybetmiş bir yay olabilir. 2A'da 100mΩ'luk bir kontak, arayüzde 0,4W ısı üretir. Hava akışı olmayan, yalıtılmış bir giyilebilir cihazda bu, termal kapanmayı tetiklemek için yeterlidir.

Bir de "güçlü mıknatıs, dengesiz bağlantı" sorunu var. Takımlar güçlü mıknatıslar ama zayıf yaylar kullandığında bunu görüyorum. Kablo güvenli bir şekilde yerine oturmaktadır, ancak pim yastığa yeterince sert bir şekilde bastırmadığından elektrik kontağı pul puldur. Manyetik tutma ve elektrik kontağı ayrı sistemlerdir. Her ikisinin de haklı olması gerekiyor.

Toz, ter ve korozyon sessiz katillerdir. Tüketici elektroniği ceplerde, bileklerde ve spor salonlarında yaşıyor. Ter tuzlu ve hafif asidiktir. Cihazın yan ped kaplaması ince veya gözenekliyse korozyon içeri girer. Toz parçacıkları pim ile ped arasına sıkışarak yalıtım katmanları oluşturur. Bu nedenle kaplama kalınlığı ve periyodik temizlemeye erişilebilirlik önemlidir. Aşırı tere maruz kalan ürünler için cihaz pedinde nano-kaplamalar önermeye başladık.

Tüketici Elektroniği için Manyetik Şarj Konnektörlerini Nasıl Özelleştiririz?

Eğer bunu okuyorsanız muhtemelen hazır-hazır-bir parçaya ihtiyacınız yoktur. Çoğu tüketici ürününün benzersiz mekanik kısıtlamaları vardır. Özel bir proje üzerinde genellikle şu şekilde çalışıyoruz.

Pin sayısı, voltaj, akım ve veri gereksinimleriyle başlıyoruz. USB 2.0'a ihtiyacınız var mı? Ses? Sadece güç mü? Bu, 4 pinli, 8 pinli manyetik konektöre mi, yoksa 10 pinli pogo konektör mimarisine mi baktığınızı belirler.

Daha sonra PCB düzeninizi, muhafaza geometrisini ve mıknatıs yerleşiminizi inceliyoruz. Bazen konektörün belirli bir açıyla oturması gerekir. Bazen cihazın-yan yüzeyinin bilekliğe uyacak şekilde kavisli olması gerekir. Çeliği kesmeden önce CAD'de modelliyoruz.

Prototipleme gümrük için 10-15 gün sürer. Uygunluk kontrolü için muhafazaları 3D olarak basıyoruz-ve işlevsel elektrik örnekleri için yumuşak-araçlar kullanıyoruz. (Bu arada, 3D baskılar bazen eğriliyor. Bunu kavisli bir akıllı saat pedi üzerinde zor yoldan öğrendik.)

Doğrulama testi, tahminleri gerçeklerden ayırdığımız yerdir. Her özel tasarım, döngü testinden önce ve sonra temas direnci, termal görüntüleme ile akım taşıma kapasitesi, sürekli yük altında sıcaklık artışı, eşleştirme döngüsü ömrü (tüketim ürünleri için genellikle 5.000–10.000 döngü), zaman içinde çekme-kuvvetini koruma ve su geçirmezlik gerekiyorsa çevresel testlerden geçer.

Daha sonra, ölçeklendirmeden önce süreç istikrarını doğrulamak için-genellikle 500 ila 1.000 parçadan oluşan- küçük bir pilot parti çalıştırırız. Bu, elli-parçalık prototipte görülmeyen takım aşınması ve montaj varyasyonlarını yakalar.

Manyetik Şarj Konnektörleri Hakkında SSS

Manyetik şarj konektörü nedir?

Bu, kabloyu hizalamak ve tutmak için mıknatıslar kullanan, yaylı-yüklü pogo pimleri veya düz pedler aracılığıyla elektrik teması sağlayan bir şarj arayüzüdür. Daha küçük boyuta, daha kolay hizalamaya ve sıvılara karşı daha iyi sızdırmazlık sağlayan geleneksel bir fiş-ve-soket mekanizması yoktur. Bunu deliksiz bir şarj portu olarak düşünün.

Giyilebilir cihazlar için manyetik pogo pinli konnektör nedir?

Elektrik yolunun yaylı-yüklü pogo pinleri kullandığı kompakt bir manyetik konektördür. Giyilebilir cihazlar için bunlar genellikle 2-pin'den 8 pin'e kadar konfigürasyonlardır, küçük ayak izleri (4–6 mm'ye kadar çap) ve hafif cihazlar için ayarlanmış çekme kuvvetleri vardır. Cihazın tarafı genellikle düz, altın kaplamalı bir peddir, bu nedenle dikey yer kaplayan büyük bir yuva yoktur.

8 pinli bir manyetik konektör şarjı ve verileri destekleyebilir mi?

Evet. Kelimenin tam anlamıyla bunun için tasarlandı. En8pin manyetik konektördüzenler güç, toprak, USB veri hatları ve yardımcı sinyaller için pinleri ayırır. USB 3.0 SuperSpeed'i-daha fazla diferansiyel çift gerektiren-işlemez, ancak şarj artı standart veriler için mükemmel çalışır.

10 pinli pogo konnektörünü ne zaman kullanmalıyım?

8 pinin sağlayabileceğinden daha fazla şeride ihtiyacınız olduğunda. Yaygın nedenler: USB 3.0, çoklu güç hatları, özel hata ayıklama arayüzleri veya karmaşık sensör dizileri. 8 pine sığmayacak belirli bir sinyaliniz yoksa muhtemelen 10'a ihtiyacınız yoktur.

Manyetik bir pogo pinli konnektör ne kadar akımı kaldırabilir?

Pim boyutuna ve malzemesine bağlıdır. Tek bir standart pogo pini 1–3A'yı rahatça işler. Daha yüksek akım için daha büyük çaplı pinler, berilyum bakır alaşımları veya paralel çoklu pinler kullanıyoruz. Fabrikaların standart bir pin üzerinde 5A talep ettiğini gördüm. Size termal kamera görüntülerini göstermedikçe inanmayın.

Manyetik şarj konnektörleri su geçirmez olabilir mi?

Evet, ancak uyarılarla. Konektörün kendisi kapatılabilir, ancak cihazın-yan yastığının da-genellikle bir silikon sıkıştırma contası veya nano-kaplamayla korunması gerekir. Birçok tüketici ürününde IP67'ye ulaştık, ancak bunun için sadece "su geçirmez" bir konnektör satın almak değil, tüm arayüzün tasarlanması gerekiyor. IP derecelendirmeleri için IEC 60529'a göre test yapıyoruz. Tedarikçiniz standart numarayı belirtemiyorsa testi yapmamıştır.

Konektör PCB ayak izime göre özelleştirilebilir mi?

Kesinlikle. Tüketici elektroniği çalışmalarımızın çoğu özeldir. Mekanik kısıtlamalarınıza uyacak şekilde pin sayısını, mıknatıs boyutunu, muhafaza şeklini ve PCB ped düzenini ayarlıyoruz.

Bir numuneyi veya teklifi nasıl alabilirim?

Ürün çiziminizi veya fotoğraflarınızı, hedef pin sayısını, akım/voltaj özelliklerini ve her türlü boyut sınırlamasını bize gönderin. 24 saat içinde bir yapılandırmayı inceleyip önereceğiz.

Ürününüz için Özel Manyetik Şarj Konektörüne mi ihtiyacınız var?

Peçete taslağınız ve panik için son teslim tarihiniz var mı? Onu gönder. Ürününüz için manyetik bir zıvana pimi kurulumunun mantıklı olup olmadığını veya sıkıcı ve güvenilir bir şeyle daha iyi durumda olup olmadığınızı size söyleyeceğim. Sahada çok fazla şarj portunun ölmesini izleyen birinden kısa bir bakış.

4 pinli olup olmadığı konusunda-ayrıntılı konuşmak isterseniz,8pin manyetik konektör, veya 10 pinli pogo konektörü gerçekten anakartınıza uyuyor veya su geçirmezlik ve mıknatıs kuvveti ayarı konusunda yardıma ihtiyacınız varsa-iletişim düğmesine basın. Kısa bir mesaj gönderin. Mühendislerimizden birinin 24 saat içinde satış şablonuyla değil, gerçek bir değerlendirmeyle yanıt vermesini sağlayacağım.