USB-PD 标准正在更新以支持 240W 输出,而且我已经看到很多关于 USB-C 连接器在承载非常高的电压时可能会遇到问题的讨论(建议使用 5 amps @ 48V)。长期以来,我们一直在使用桶形连接器为需要 240W 甚至更高功率的强大 PC 供电,是什么让它们更擅长通过 USB-C 电缆传输高功率?
是什么让桶形连接器擅长承载大功率?
电流与接触表面积有关。例如,互联网上的这种随机大电流桶形连接器在两个电极上都有大量金属指,以形成牢固的接触。
更便宜的通常只有一个金属手指在地面上,而另一个连接器中有一个或两个小弹簧来与尖端接触。
因为一切都必须很薄,所以现在笔记本电脑也使用扁桶连接器:
同样的故事,它有厚实的弹簧触点。与微型 USB-C 触点相比,大弹簧触点具有更大的面积并且可以施加更大的压力。
但是... USB-C 连接器的额定电流为 5A,有 4 个电源引脚,因此每个引脚只有 1.25A。所以这不是那么糟糕。
我个人不喜欢在大电流下使用这些。如果其中一个电源引脚断开或接触不良,或者连接到其中一个电源引脚的电线在电缆中断开,则电流将不得不流过其余的引脚,这会使耗散高得多。Molex将他们的一些产品定为每个触点 5A,但没有指定触点电阻,Amphenol 说每个触点 40mOhm ,在 5A 时会在触点电阻上消耗一瓦特,所以这并不令人信服。
它可能可以工作,但我不相信它像圆形或扁平的桶形连接器一样可靠。谷歌搜索“熔化的 USB-C 连接器”会得到 600 万个结果。
现在就电压而言,上面的数据表提到100V,我很难相信,有些提到30V,看起来更真实,所以谁知道。我想知道测试条件是什么(可能是“干净利落”)以及 USB-C 连接器的绝缘电压在实际条件下会有多少污垢、口袋棉绒、汗水或湿气......
此外,电源线旁边还有高速数据线,因此它们之间的短路可能会导致主板上的一些难以更换的芯片。迅雷也有同样的问题。我看过 Rossman 的一段视频,其中发生了这种情况,Thunderbolt 芯片已经炸到了在 PCB 本身上烧出一个洞的地步。
桶形连接器发生灾难的机会更少……
任何连接(连接器或开关)都有与之相关的“接触电阻”。通过任何电阻的电流,包括“接触电阻”,都会在该电阻上产生电压降。这有两个问题...
- 接触电阻上的这种电压降降低了提供给连接器下游设备的电压。
- 电压降乘以通过电阻的电流就是触点处产生的热量(以瓦特为单位)。热量必须消散到连接器中,连接器外壳和电缆都应该用于将温度保持在操作目标范围内。如果热量无法消散,触点会持续发热,这会增加接触电阻并产生正反馈情况,从而产生更多热量,直到连接处发生灾难性热击穿而损坏连接器。
更高的表面接触会产生更好的连接。桶形连接器在物理上更大(以散热),并且可以将更大的电线连接到它(可以通过将热量从触点带走来充当散热器)。它们的大尺寸也意味着当您使用 PCB 安装的桶形连接器时,您可以对它们运行粗迹线。USB-C 连接器非常拥挤,有许多连接,并且仅限于 PCB 的两个电源引脚和两个接地引脚(加上接地外壳安装引脚),它们通常最多为 0.7 毫米焊盘。
最后,筒形连接器的一个问题是它们是圆形的,很难与圆形表面进行良好的连接。扁平(矩形)版本已经过设计,但通常定制尺寸,如联想笔记本电脑连接器。创新将继续 - 我敢肯定。
为了实现真正的高功率,CCTV 行业修改了同轴筒式电源连接器以承载更大的电流:
- 公头上的开口销(如香蕉)以向插座施加更大的压力
- 加厚金属外壳
- 女性的外壳延伸到前面,使它看起来像一个 RCA/Phono 插孔
我网站上的一些图片可能会有所帮助。
请注意,与标准同轴筒形电源连接器的性别相反:插头为公头,插孔为母头。