Les connecteurs Universal Serial Bus (USB) Type-C spécifient et simplifient les connexions entre les appareils grand public populaires. L’utilisation de l’USB-C pour des fonctionnalités haut débit indépendantes de la sécurité, telles que l’infodivertissement, profite également aux concepteurs de systèmes automobiles. Cependant, les connecteurs USB-C traditionnels personnalisés pour les applications grand public n'offrent pas la robustesse, la fiabilité et la sécurité requises dans l'environnement automobile.
Cet article décrit brièvement l'USB-C et les défis rencontrés par les concepteurs lors de l'intégration de l'USB-C dans la conception des véhicules, puis les connecteurs HiUSB-C que les concepteurs peuvent utiliser pour surmonter ces défis.
L'évolution de l'USB
Depuis la forme USB de base de type A d'origine, les connecteurs USB ont remplacé de nombreux bus traditionnels, tels que les ports parallèles et RS-232, dans les applications grand public, d'instruments de test et même industrielles. Cela bénéficie d'une facilité d'utilisation, d'un faible coût, d'une petite taille, d'un branchement et d'un débranchement rapides et faciles, de capacités de traitement de l'alimentation et du signal numérique, ainsi que d'une prise en charge étendue par les fournisseurs de Plug and Play. La version USB-C améliorée permet des dimensions physiques plus petites, des vitesses plus rapides, une meilleure gestion de la puissance et un branchement positif et négatif.
Le grand succès du connecteur USB-C en a fait la norme unifiée qui doit être mise en œuvre par tous les nouveaux smartphones et petits appareils grand public, ce qui se traduit par des ventes extrêmement élevées et une interopérabilité plus forte des appareils. L’USB-C standard mesure 8,4 mm x 2,6 mm et fournit 24 broches. Une conception symétrique (bouchon aveugle positif et négatif) est adoptée pour le corps et la broche du connecteur, et une clé antigel n'est pas requise. Ce connecteur peut également être utilisé pour le transfert et le chargement simultanés de données, avec des fonctionnalités étendues pour prendre en charge le mode DisplayPort Alt et les adaptateurs et ponts HDMI pour le transfert de données audio et vidéo.
Ces fonctionnalités présentent un grand avantage pour les concepteurs de systèmes de divertissement automobile. À cet égard, l’USB-C a le potentiel de réduire le coût, la commodité et le poids par rapport à d’autres moyens de connexion, tout en créant un vaste écosystème de ressources USB existant.
Bien que l'USB-C ait de larges perspectives dans les applications automobiles, les concepteurs doivent relever un certain nombre de défis, notamment de fortes vibrations et fluctuations de température, des interférences électromagnétiques (EMI) élevées et des pannes potentiellement dangereuses causées par des câbles et connecteurs USB inégalés.
Introduire l'USB-C dans le monde automobile
Pour répondre au besoin d'un connecteur approprié, Hi propose des connecteurs USB-C de la série AU1 qui répondent aux exigences uniques de l'environnement automobile. Cette série de connecteurs assure l'interconnexion entre les équipements internes et externes et prend en charge des normes telles que USB 3.2 Gen2, DisplayPort 1.4 et HDMI. Cette famille d'appareils est construite sur la série HiCX existante et fonctionne de manière transparente avec celle-ci (Figure 1).
CONNECTEUR USB-C DE QUALITÉ AUTOMOBILE HIROSE
Figure 1 : Le connecteur USB-C de classe de véhicule de la série AU1 (inférieur) utilise la série CX (supérieure) comme composant. Source de l'image : Bonjour)
Cette combinaison innovante réalise : 1) un taux de transmission de données stable et rapide jusqu'à 20 Gb/s (conforme à la norme USB 3.2 Gen 2 × 2), 2) un niveau de puissance de 240 W (conformément à la norme de transmission de puissance USB 3.1 à plage de puissance étendue : 48 V, 5 A), 3) une connexion fiable couvrant l'ensemble du système d'infodivertissement du véhicule ; Par conséquent, il peut prendre en charge des fonctions avancées et réaliser une intégration transparente du système.
Les connecteurs de la série AU1 sont fermement branchés, résistent aux chocs et à la chaleur et peuvent maintenir des performances fiables dans les environnements difficiles. De cette façon, la série peut utiliser ce type de connecteur populaire dans des environnements plus difficiles que la conception originale.
La série d'assemblages de connecteurs prend en charge le montage droit et à angle droit (Figure 2), offrant aux concepteurs une flexibilité en matière de câblage dans un environnement automobile très contraint.
Les connecteurs de la série AU1 de HIROSE prennent en charge la disposition droite et rectangulaire (cliquez pour agrandir)
Figure 2 : Les connecteurs de la série AU1 prennent en charge la disposition droite et rectangulaire ; La carte de démonstration montre l'utilisation des connecteurs. Source de l'image : Bonjour)
Assurer une connexion sûre, précise et correcte
Il existe deux conceptions uniques pour ces connecteurs : le dispositif Connector Position Assurance (CPA) et la clé de blocage. Le mécanisme CPACPA garantit une insertion fiable et précise. La structure de verrouillage actionnée par le doigt (Fig. 3) garantit un appairage mécanique fiable et un clic sonore, permettant à l'utilisateur de confirmer l'action de verrouillage réussie.
Le mécanisme CPA de Hirose garantit que les connecteurs homologues sont entièrement engagés
Figure 3 : Le mécanisme CPA garantit que les connecteurs correspondants sont entièrement engagés, puis verrouillés et sécurisés en place et restent couplés jusqu'à leur désengagement manuel. Source de l'image : Bonjour)
Pendant le fonctionnement, le mécanisme CPA ne peut pas être déplacé tant que l'accouplement n'est pas terminé. Lorsque la fiche est complètement insérée, la prise pousse le mécanisme CPA vers le bas en position verrouillée, indiquant que la fiche a été insérée comme prévu. Pour retirer l'appariement, tirez le mécanisme CPA et relâchez le verrouillage auxiliaire ; Un clic audible se fait entendre lors du désengagement.
En cas de déviation axiale ou radiale, les deux pièces d'accouplement ne cliqueront pas pour avertir l'utilisateur d'un accouplement incorrect. La durée de vie nominale de ces connecteurs dépasse 10 000 cycles d'accouplement, dépassant de loin la durée de vie attendue dans l'environnement automobile.
La clé antigel permet d'éviter que le mauvais câble soit connecté à l'interface cible. Comme mentionné précédemment, l’une des caractéristiques pratiques du câble USB-C grand public est qu’il est réversible. Cela signifie également qu'ils ne disposent pas de clé de verrouillage ni de moyen d'identification physique, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire d'identifier quelle fiche est finalement connectée à quelle prise. Dans les applications grand public où il suffit de saisir un câble pour le brancher et le débrancher, l'absence de position de clé de blocage est un avantage. Cependant, les applications automobiles sont plus susceptibles d'être « branchées » et il existe un risque d'erreurs de câblage lors de l'installation de faisceaux de câbles automobiles denses. Dans ces cas, de telles disparités peuvent entraîner un sentiment de frustration dû à l'inopérabilité de la liaison, à des dommages aux périphériques et à des dangers potentiels pour les systèmes et les utilisateurs.
Pour éviter tout câblage erroné, les connecteurs USB-C de classe véhicule de la série AU1 prennent en charge deux codes de position de clé d'interférence physique : standard (noir) et « A Key » (gris/primaire) (Figure 4). Ces deux dispositions de position des touches permettent de garantir qu'aucune erreur d'accouplement ne se produise dans le cas de deux câbles et connecteurs adjacents. Différentes couleurs permettent également d'identifier ces deux codes de position clé.
Disposition des touches antigel mécaniques
Figure 4 : L'utilisateur peut utiliser l'une des deux configurations de touches mécaniques pour minimiser les erreurs de connexion des câbles ; Les connecteurs avec clés standard sont noirs et les connecteurs avec « A Key » sont gris (mâle)/primaire (femelle). Source de l'image : Bonjour)
Performances standards et électriques
Des numéros spécifiques définissent l’adéquation environnementale et les performances électriques de ces Hiconnectors. En ce qui concerne l'adéquation environnementale, ces connecteurs fonctionnent dans la plage de températures allant de -40 °C à +105 °C. Ils sont également étanches à l'eau et à la poussière ; Selon le type de connecteur, une protection IP54, IP68 ou IP69K peut être obtenue. IP69K est la plus stricte des trois normes anti-poussière et étanche.
Ces connecteurs répondent aux normes de fiabilité USCAR-2 et USCAR-30. USCAR-2 est la norme de performance pour les systèmes de connecteurs électriques de qualité automobile, qui décrit les exigences relatives aux bornes, connecteurs et composants dans les applications basse tension sur les véhicules routiers. USCAR-30 est la spécification de performance pour le système de connexion USB monté sur véhicule, couvrant diverses exigences en matière de connecteur USB, de câble et de connexion électrique entre le périphérique grand public et l'hôte USB monté sur véhicule.
Électriquement, la broche d'alimentation (A4/A9/B4/B9 (VBUS)) est évaluée à 1,25 A pour les spécifications USB-C, tandis que la broche non alimentée est évaluée à 0,25 A pour 20 VAC et VDC. La résistance de contact initiale maximale est de 40 mΩ. Après une série de tests de contrainte standard, la résistance de contact augmentera légèrement mais ne dépassera pas 50 m Ω.