가전제품용 자기 충전 커넥터: 공장 현장 구매자 가이드
보세요, 저는 자기 충전 커넥터가 미래라고 말하지 않을 것입니다. 그렇지 않습니다. 실제 인간이 실제로 사용하는 소형 가전 제품을 만드는 사람에게는 현재에 불과합니다.
기존 USB 포트는 훌륭합니다. 그렇지 않을 때까지. 그리고 가전제품-웨어러블, TWS 케이스, 주머니나 손목에 차고 있는 모든 것의 경우-대개 6개월 이내에는 "아닙니다". 땀이 납니다. 린트가 들어갑니다. 사용자는 포트를 볼 수 없기 때문에 새벽 2시에 케이블을 거꾸로-걸어 놓습니다. PCB의 솔더 조인트는 레버로 사용되는 것을 좋아하지 않습니다. 누군가 케이블을 잘못된 각도로 잡아당겨 마이크로-USB 소켓이 보드에서 완전히 떨어져 나가는 것을 본 적이 있습니다. 물론 Type-C가 더 좋지만 여전히 구멍입니다. 그리고 구멍은 물, 먼지, 사용자 불만이 들어오는 곳입니다.
자기 충전 커넥터가 모든 문제를 해결하지는 않습니다. 그러나 이는 꽤 큰 문제인 "주택의 구멍" 문제를 해결합니다.
기기 측면은 평평한 패드-금도금-으로 하우징과 같은 높이이며 개구부가 없습니다. 케이블은 자석으로 고정됩니다. 정렬도 없고, 삽입력도 없고, 구부릴 혀도 없습니다. 누군가 케이블에 걸려 넘어졌나요? 분리됩니다. 장치는 테이블 위에 그대로 있습니다. 솔직히 말해서, 그것만으로도 제가 본 그 어떤 견고한 사양보다 바닥 충격으로부터 더 많은 제품을 절약할 수 있었습니다.
우리는 배송을 해왔다자기 포고 핀기존 포트로는 사라질 제품으로 수년 동안 솔루션을 개발했습니다. 수영용 이어버드. 매일 알코올로 닦아내는 의료용 패치입니다. 흙 속에 굴러다니고 호스로 벗겨지는 애완동물 목걸이. 자석이 "프리미엄"이기 때문이 아닙니다. 작고 밀봉되어 있으며 실제로 이동 가능한 것을 만들 때 텅과 셸이 있는 콘센트는 기계적 오버헤드에 불과하기 때문에 감당할 수 없기 때문입니다.
웨어러블, TWS 이어버드, 스마트 홈 장치 또는 공간이 10분의 1밀리미터 단위로 측정되는 휴대용 장치를 설계하는 경우 아마도 이미 기계 도면을 보고 충전 포트를 어떻게 장착해야 하는지 궁금해했을 것입니다. 이 가이드는 당신을 위한 것입니다. 12년 동안 이러한 것들을 구축해 온 결과, 사양을 정할 때 실제로 무엇이 중요한지 알 수 있습니다.
자기 포고 핀 커넥터는 어떻게 작동합니까?
고객은 항상 자석이 전류를 전달하는지 묻습니다. 아뇨. 그냥 그 망할 것을 제자리에 고정하는 것뿐입니다.
일반적인 자기 포고 핀 설계에서는 네오디뮴 자석 링이 정렬 및 유지를 처리합니다. 커넥터를 제자리로 당겨서 고정합니다. 실제 전기 경로는 중앙에 있는 스프링-장착 포고 핀을 통과합니다. 커넥터가 결합되면 핀이 장치의 평평한 접촉 패드에 대해 압축됩니다. 각 핀 내부의 스프링은 일정한 압력을 유지하여 작은 틈, 표면 불규칙성 또는 진동을 보상합니다.
엔지니어링이 구체적으로 설명되는 부분은 다음과 같습니다. 자기력과 접촉력은 같은 것이 아닙니다. 자기력은 두 부분을 함께 유지하는 힘입니다.-케이블을 똑바로 뽑았을 때 측정할 수 있는 힘입니다. 접촉력은 패드에 대해 핀 끝을 밀어내는 스프링 압력입니다. 스프링이 너무 부드러우면 자석은 강하고 접촉력은 약할 수 있으며, 이는 간헐적인 연결과 아크를 의미합니다. 또는 스프링 힘이 크고 자석이 약할 수 있습니다. 즉, 숨을 쉬면 커넥터가 튀어나옵니다. (30gf 스프링이 있는 N52 자석을 고집하는 고객이 있었습니다. 케이블은 견고해 보였지만 사용자가 입력할 때마다 충전 표시등이 깜박였습니다. 그러지 마십시오.)
이를 올바르게 수행하기 위해 세 가지 사항을 조정합니다. 스프링 힘: 가전제품의 경우 일반적으로 핀당 60~120gf입니다. 미미한 산화를 뚫을 만큼 충분하며 짝짓기가 벽돌을 밀어내는 느낌이 들 정도로 많지는 않습니다. 스트로크: 결합 중에 핀이 0.5mm ~ 1.0mm 압축됩니다. 스트로크가 너무 적고 제조 공차로 인해 접촉이 중단됩니다. 너무 많으면 스프링이 바닥에 닿거나 조기에 마모됩니다. 접촉 저항: 충전 애플리케이션의 경우 50mΩ 미만을 목표로 합니다. 데이터 라인의 경우 30mΩ 미만입니다. 작은 접점을 통해 전류를 공급할 때 모든 밀리옴이 중요합니다.
이 세 가지를 잘못하면 아름다운 자기 커넥터가 값비싼 문진이 됩니다.
귀하의 가전 제품에는 몇 개의 핀이 필요합니까?
이것은 내 책상에 놓인 프로젝트의 절반을 넘어뜨리는 질문입니다. 핀이 많을수록 더 안전하다고-미래-방지됩니다. 그렇죠? 그러나 핀은 비용이 들고 공간을 차지하며 실패 지점을 추가합니다. 내가 그것을 분해하는 방법은 다음과 같습니다.
2~4핀: 기본 충전
제품에 전원과 접지만 필요한 경우 여기에서 중지하십시오. 2-핀 설정-VCC 및 GND는 가장 작고, 저렴하며, 가장 안정적인 구성입니다. 우리는 전동 칫솔, 간단한 LED 장치 및 Bluetooth를 통해 데이터가 무선으로 전송되는 일부 TWS 케이스에 이를 사용합니다.
4핀 변형에는 일반적으로 기본 신호 또는 안전 서미스터 라인을 위한 2개의 추가 접점이 추가됩니다. 여전히 컴팩트합니다. 여전히 저렴합니다. 핀을 더 많이 꽂아야 할 구체적인 이유가 없다면 이곳이 당신이 살아야 할 곳이다.
6~8핀: 충전, 신호, 데이터
지금 당신은 말하고 있습니다. 안 8핀 자기 커넥터는 전원, 접지, USB 2.0 데이터 및 보조 신호 한두 개를 실행할 수 있는 충분한 레인을 제공합니다. 이는 가끔 유선 데이터 전송이나 펌웨어 업데이트가 필요한 스마트워치, 피트니스 트래커 및 휴대용 장치에 적합한 장소입니다.
충전 도크가 있는 어린이용 태블릿을 제작하는 고객이 있었습니다. 그들은 충전, 학교 콘텐츠 업로드를 위한 USB 데이터, 도크 스피커용 오디오 라인을 원했습니다. 8개의 핀이 세 가지 작업을 모두 처리했습니다. 커넥터의 크기는 10mm × 6mm-로 베젤용으로 충분히 작았으며 4-레이어 PCB에 깔끔하게 배선할 수 있을 만큼 컸습니다.
10핀: 복잡한 전력 및 데이터
A 10핀 포고 커넥터8이면 충분하지 않을 때 가는 곳입니다. USB 3.0 또는 HDMI용 차동 쌍이 필요할 수도 있습니다. 어쩌면 여러 개의 전압 레일이 있을 수도 있습니다. 어쩌면 스마트 배터리를 위한 전용 감지 라인이 필요할 수도 있습니다.
하지만-그리고 이것이 중요합니다.-저는 팀이 "만일의 경우"에 10개의 핀을 지정하고 그 중 4개를 연결 없이 사용하는 것을{4}}봤습니다. 이는 BOM 비용 낭비이자 공간 낭비입니다. 제품 로드맵에 향후 18개월 동안 추가 레인이 구체적으로 필요하지 않다면 아마도 필요하지 않을 것입니다.
언제 8핀 자기 커넥터를 선택해야 합니까?
그만큼8핀 마그네틱 커넥터아마도 가전제품에 대해 가장 많이 요청되는 구성일 것입니다. 이는 놀라운 범위의 제품에 적합한 균형을 이루고 있습니다.
스마트워치 및 피트니스 밴드(전원 + 데이터 + 심박수 센서 디버그), 휴대용 게임 장치(충전 + 오디오 + USB 데이터), 휴대용 의료 장치(전원 + 접지 + 2개 데이터 라인 + 감지) 및 고급- TWS 케이스(고속 충전 + 펌웨어 업데이트 + 케이스 상태)에 잘 맞습니다.
커넥터 내부의 핀 할당은 일반적으로 전원용 핀 2개(전류 공유용 병렬), 접지용 핀 2개, USB D+/D−용 핀 2개, 보조 신호 또는 추가 전원 반환용 핀 2개입니다. 초기에 계획을 세우면 PCB 레이아웃은 간단합니다. 문제는 하드웨어 팀이 보드를 먼저 설계하고 나중에 커넥터를 맞추도록 요청할 때 발생합니다. (자석이 있어야 하는 위치 아래에 트레이스가 라우팅된 6{4}}레이어 보드를 본 적이 있습니다. 전화통화가 정말 재미있었어요.)
공간적인 측면에서-8핀-핀 형식은 일반적으로 10mm × 6mm~12mm × 8mm의 설치 공간이 필요하며 높이는 자석 크기에 따라 약 3.5~4.5mm입니다. 장치가 그보다 작은 경우 4핀으로 낮추거나 맞춤형 시차형 레이아웃을 사용해야 할 수도 있습니다.
10핀 포고 커넥터는 언제 더 나은 선택입니까?
인터페이스가 8-핀 제한을 초과하면 10핀 포고 커넥터로 이동합니다. 일반적인 트리거: 추가 차동 쌍이 필요한 USB 3.0 SuperSpeed가 필요합니다. 독립적인 고전류 레일과 데이터를 실행하고 있습니다. 도크에 다시 연결되는 전용 회선이 필요한 센서가 여러 개 있습니다. 또는 귀하의 제품이 고객에게 JTAG 또는 UART 액세스가 필요한 개발 플랫폼인 경우.
우리는 작년에 휴대용 초음파 장치용 10핀 솔루션을 구축했습니다. 도크는 12V/3A 충전 전원을 공급하고, 이미지 전송을 위한 USB 2.0 데이터를 전달하고, 프로브 교정을 위한 격리된 제어 라인을 제공하는 데 필요했습니다. 8개의 핀은 멀티플렉싱을 사용하지 않고는 부하를 전달할 수 없어 펌웨어가 더 복잡해졌습니다. 10개의 핀으로 깔끔하게 해결되었습니다.
8핀 디자인과의 주요 차이점은 무엇입니까? 크기와 비용. 10핀 모듈은 대략 20~30% 더 크고 가격도 더 비쌉니다. 제품에 핀 2개를 추가해야 하는 어려운 엔지니어링 이유가 없다면 절대 사용하지 않을 용량에 대한 비용을 지불하게 됩니다. 내 규칙: 실제 신호로 핀 할당 스프레드시트를 작성할 수 없다면 8을 고수하세요.
자기 충전 커넥터를 주문하기 전에 무엇을 확인해야 합니까?
도면을 공급업체에 보내기 전에 이 목록을 살펴보세요. 나는 너무 많은 프로젝트가 중간 단계를 건너뛰고 프로토타입이 도착하면 당황하는 것을 보았습니다.
정격 전류 및 전압.피크가 아닌 실제 연속 전류를 파악하십시오. 3A 등급의 커넥터는 버스트에서 5A를 처리할 수 있지만 장치가 한 시간 동안 2.5A의 안정 상태-를 소모하는 경우 헤드라인 수치뿐만 아니라 온도 상승 곡선을 확인해야 합니다. 이 단계를 건너뛰고 왜 500사이클 후에 핀이 검게 변하는지 궁금해하는 고객이 있었습니다. 2A{10}}등급 스프링을 통해 4A를 실행하고 있었습니다. 그런 고객이 되지 마세요.
접촉 저항.테스트 방법을 문의하세요. 일부 공장에서는 연구실의 새 핀에서 측정된 '일반적인' 값을 인용합니다.- 5,000번의 짝짓기 주기 이후의 숫자를 원합니다. 왜냐하면 그것이 6개월 후에 사용자가 보게 될 것이기 때문입니다.
스프링 힘과 접촉 스트로크가 함께 작동합니다. 작은 스트로크의 높은 스프링 힘이 핀 바닥을 덮고 도금을 손상시킵니다. 약한 힘으로 길게 스트로크하면 간헐적인 접촉이 발생합니다. 우리는 일반적으로 가전제품의 스트로크를 0.6~0.8mm로 지정합니다.
핀 피치 및 PCB 설치 공간: 자기 커넥터는 고정된 기계적 레이아웃을 갖습니다. 라우팅이 빡빡하면 핀을 더 가까이 밀어 넣을 수 없습니다. PCB 레이아웃을 잠그기 전에 기계 도면을 얻으십시오.
도금 및 결합 주기: 소비자 제품의 경우 2~3μm 니켈 위에 1.0~1.5μm 경금이 기준입니다. 귀하의 제품이 하루에 여러 번 결합되는 경우 5,000사이클 테스트 데이터를 요청하세요. "예상" 수명을 받아들이지 마십시오.
방수: IP67이 필요한 경우 커넥터는 절반만 사용하면 됩니다. 기기-측 밀봉이 나머지 절반입니다. IP 등급의 경우 내부 '스플래시 테스트'가 아닌-IEC 60529에 따라 테스트합니다. 공급업체가 표준 번호를 제시할 수 없다면 테스트를 수행하지 않은 것입니다.
자력 및 기계적 허용 오차: 당기는 힘은 진동을 통해 접촉을 유지할 수 있을 만큼 높아야 하며 장치를 테이블에서 끌어내는 대신 케이블이 분리될 만큼 낮아야 합니다. 웨어러블의 경우 일반적으로 400~600gf가 편안한 영역입니다.
자기 포고 핀 커넥터에서 어떤 문제가 발생할 수 있습니까?
제대로 설계되면{0}}훌륭하게 작동합니다. 그렇지 않은 경우 반환된 장치에서 볼 수 있는 실패 모드는 다음과 같습니다.
간헐적인 접촉은 일반적으로 스프링 힘이 부족하거나 스트로크가 부족할 때 발생합니다. 진동이 발생하거나 사용자가 움직일 때 핀의 접촉이 끊어집니다. 때로는 공차가 쌓이는 경우도 있습니다.-자석은 고정되지만 핀이 패드에 완전히 닿지 않습니다. 하우징 수축으로 인해 장치 패드가 자석 면 아래로 0.1mm 당겨지는 TWS 사례가 있었습니다. 케이블은 자신있게 연결되었지만 충전 LED가 깜박였습니다. 그것이 핀이 아니라 플라스틱이라는 것을 알아내는 데 3일이 걸렸습니다.
고전류 충전 시 발열은 접촉 저항이 예상보다 높을 때 발생합니다. 얇은 도금, 오염된 표면 또는 장력이 상실된 스프링일 수 있습니다. 2A에서 100mΩ 접점은 인터페이스에서 바로 0.4W의 열을 생성합니다. 공기 흐름이 없는 밀봉된 웨어러블에서는 열 차단을 트리거하기에 충분합니다.
그리고 '강한 자석, 불안정한 연결' 문제가 있습니다. 나는 팀이 강력한 자석을 사용하지만 스프링이 약한 경우를 봅니다. 케이블은 확실하게 제자리에 고정되지만 핀이 패드를 충분히 세게 누르지 않아 전기 접점이 벗겨집니다. 자기 유지와 전기 접점은 별도의 시스템입니다. 둘 다 옳아야합니다.
먼지, 땀, 부식은 침묵의 살인자입니다. 가전제품은 주머니, 손목, 체육관에 있습니다. 땀은 짠맛이 있고 약산성입니다. 기기-측면 패드 도금이 얇거나 다공성인 경우 부식이 발생합니다. 핀과 패드 사이에 먼지 입자가 끼어 절연층이 생성됩니다. 이것이 도금 두께와 주기적인 세척 접근성이 중요한 이유입니다. 땀에 많이 노출되는 제품의 경우 기기 패드에 나노{7}}코팅을 권장하기 시작했습니다.
가전제품용 자기 충전 커넥터를 어떻게 맞춤화합니까?
이 글을 읽고 계시다면 아마도 기성품이-필요하지 않을 것입니다-. 대부분의 소비자 제품에는 고유한 기계적 제약이 있습니다. 사용자 정의 프로젝트를 통해 일반적으로 작업하는 방법은 다음과 같습니다.
핀 수, 전압, 전류 및 데이터 요구 사항부터 시작합니다. USB 2.0이 필요합니까? 오디오? 그냥 힘? 이는 4핀, 8핀 자기 커넥터 또는 10핀 포고 커넥터 아키텍처를 보고 있는지 여부를 결정합니다.
그런 다음 PCB 레이아웃, 하우징 형상 및 자석 배치를 검토합니다. 커넥터를 비스듬히 놓아야 하는 경우도 있습니다. 때로는 기기-측면 패드를 손목 밴드에 맞게 구부려야 하는 경우도 있습니다. 강철을 절단하기 전에 CAD로 모델링합니다.
프로토타입 제작에는 통관까지 10~15일이 소요됩니다. 우리는 적합성-검사를 위해 하우징을 3D 프린팅하고 기능성 전기 샘플을 위한 소프트-도구를 사용합니다. (그런데 3D 프린트는 가끔 휘어질 때가 있습니다. 우리는 곡선형 스마트워치 패드에서 그 사실을 어렵게 배웠습니다.)
검증 테스트에서는 추측과 사실을 분리합니다. 모든 맞춤형 설계는 주기 테스트 전후의 접촉 저항, 열화상을 통한 전류 전달 용량, 연속 부하 시 온도 상승, 결합 주기 수명(소비재의 경우 일반적으로 5,000~10,000주기), 시간 경과에 따른 인장력 유지, 방수가 필요한 경우 환경 테스트를 거쳐 실행됩니다.{5}}
그런 다음 소규모 파일럿 로트({0}}보통 500~1,000개-)를 실행하여 확장 전 프로세스 안정성을 검증합니다. 이는 50개-개 프로토타입에 나타나지 않는 툴링 마모 및 조립 변형을 포착합니다.
자기 충전 커넥터에 대한 FAQ
자기 충전 커넥터란 무엇입니까?
이는 자석을 사용하여 케이블을 정렬하고 유지하는 충전 인터페이스이며, 스프링이 장착된 포고 핀이나 플랫 패드를 통해 전기 접촉이 이루어집니다.- 기존의 플러그-및-소켓 메커니즘이 없으므로 크기가 더 작고, 정렬이 더 쉬우며, 액체에 대한 밀봉이 더 좋습니다. 구멍이 없는 충전 포트라고 생각하시면 됩니다.
웨어러블 기기용 자기 포고 핀 커넥터란 무엇입니까?
전기 경로에 스프링이 장착된 포고 핀을 사용하는 소형 자기 커넥터입니다.- 웨어러블의 경우 일반적으로 2-핀 ~ 8핀 구성으로 설치 공간이 작고(직경 4~6mm까지) 경량 장치에 맞게 조정된 인장력을 갖습니다. 장치 측면은 일반적으로 평평한 금도금 패드이므로 수직 공간을 차지하는 부피가 큰 콘센트가 없습니다.
8핀 마그네틱 커넥터가 충전과 데이터를 지원할 수 있나요?
예. 말 그대로 설계된 것입니다. 최대8핀 마그네틱 커넥터레이아웃은 전원, 접지, USB 데이터 라인 및 보조 신호용 핀을 할당합니다. 더 많은 차동 쌍이 필요한 USB 3.0 SuperSpeed-는 처리하지 못하지만{3}}표준 데이터를 충전하는 데는 완벽하게 작동합니다.
10핀 포고 커넥터는 언제 사용해야 합니까?
8핀이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 레인이 필요한 경우. 일반적인 이유: USB 3.0, 다중 전원 레일, 전용 디버그 인터페이스 또는 복잡한 센서 배열. 8핀에 맞지 않는 특정 신호가 없다면 아마도 10핀은 필요하지 않을 것입니다.
자기 포고 핀 커넥터는 얼마나 많은 전류를 처리할 수 있습니까?
핀 크기와 재질에 따라 다릅니다. 단일 표준 포고 핀은 1~3A를 편안하게 처리합니다. 더 높은 전류를 위해 더 큰 직경의 핀, 베릴륨 구리 합금 또는 병렬 다중 핀을 사용합니다. 나는 공장에서 표준 핀에 5A를 요구하는 것을 보았습니다. 열화상 카메라 영상을 보여주지 않는 이상 믿지 마세요.
자기 충전 커넥터는 방수가 가능한가요?
예, 하지만 주의사항이 있습니다. 커넥터 자체는 밀봉할 수 있지만 기기{1}}측면 패드도 일반적으로 실리콘 압축 밀봉 또는 나노-코팅으로-보호해야 합니다. 우리는 여러 소비자 제품에서 IP67을 달성했지만 단순히 "방수" 커넥터를 구입하는 것이 아니라 전체 인터페이스를 설계해야 합니다. IP 등급의 경우 IEC 60529에 따라 테스트합니다. 공급업체가 표준 번호를 제시할 수 없다면 테스트를 수행하지 않은 것입니다.
커넥터를 PCB 설치 공간에 맞게 맞춤화할 수 있습니까?
전적으로. 우리의 가전 제품 작업의 대부분은 맞춤형입니다. 우리는 기계적 제약 조건에 맞게 핀 수, 자석 크기, 하우징 모양 및 PCB 패드 레이아웃을 조정합니다.
샘플이나 견적은 어떻게 받을 수 있나요?
제품 도면이나 사진, 대상 핀 수, 전류/전압 사양 및 크기 제한 사항을 보내주십시오. 24시간 이내에 구성을 검토하고 권장해 드립니다.
귀하의 제품에 맞는 맞춤형 자기 충전 커넥터가 필요하십니까?
냅킨 스케치와 공황 마감일이 있습니까? 그것을 보내십시오. 자기 포고 핀 설정이 귀하의 제품에 적합한지, 아니면 지루하고 신뢰할 수 있는 제품을 사용하는 것이 더 나은지 알려드리겠습니다. 피치는 없습니다. 현장에서 너무 많은 충전 포트가 죽는 것을 지켜본 사람이 잠깐 살펴보는 것뿐입니다.
4핀인지{0}}자세히 이야기하고 싶다면8핀 마그네틱 커넥터또는 10핀 포고 커넥터가 실제로 보드에 맞거나 방수 및 자기력 조정에 대한 도움이 필요한 경우-연락처 버튼을 누르세요. 간략한 내용을 보내세요. 영업 템플릿이 아닌 실제 평가를 통해 24시간 이내에 엔지니어 중 한 명이 회신하도록 하겠습니다.
