Einpresstechnik HYMC Teaserbild 4000x1400px
Veranderingen in de autotechniek: SDV en hogesnelheidsinterfaces

Board-to-board-connectoren in architecturen voor auto-elektronica

Alle gegevens over het cabinepersoneel

Moderne boordnetwerken in auto's ondergaan een transformatie, met name als gevolg van de eisen die worden gesteld door e-mobiliteit, autonoom rijden en 4K-HD-infotainment. Board-to-board-connectoren spelen met hun speciale eigenschappen een sleutelrol bij het opvangen van deze veranderingen, zodat hoge gegevensoverdrachtssnelheden met korte latentietijden worden gegarandeerd. 
Zoals bekend is het boordnet van een voertuig een complex netwerk van elektrische verbindingen dat alle elektrische en elektronische componenten met elkaar verbindt. Hiertoe behoren regeleenheden, sensoren, actuatoren, verlichtingssystemen, infotainment en ook stekkers.

De drie grote trends van vandaag in de auto-industrie – geautomatiseerd, elektrisch en connected rijden – vereisen een fundamentele verandering van de huidige elektrisch-elektronische (E/E-)architectuur. De architecturen van het boordnetwerk evolueren namelijk van een klassieke, decentrale structuur met tot wel 100 regeleenheden naar een domeinarchitectuur, waarin regeleenheden zijn gegroepeerd in functionele domeinen. Elk domein heeft een coördinerende high-performance computer (HPC), waardoor de bedradings- en installatiewerkzaamheden, evenals de kosten en het gewicht, worden verminderd. Nieuw is de zone-architectuur in het voertuig, waarin functies zijn gebundeld in een lokale zonecontroller, waardoor het aantal regeleenheden en de bekabelingsinspanning worden verminderd.

klassieke gedecentraliseerde architectuur
Domeinarchitectuur
Zonale architectuur

Connectoren in de systeemarchitectuur van boordnetten

Dergelijke structurele veranderingen stellen ook nieuwe eisen aan een board-to-board-connector, die deze architecturen ondersteunt en implementeert. De taak om nu aanzienlijk grotere datastromen over te dragen en deze in de nog krachtigere regeleenheid tot een totaalbeeld te verwerken, verandert de prestatiefactoren van de connector aanzienlijk.

Bij de verantwoordelijkheid voor een gegevensoverdracht horen ook de verschillende overdrachtstechnologieën die de bandbreedte moeten garanderen. Hiertoe behoren:
  • LIN (Local Interconnect Network) als zeer voordelige technologie voor niet-veiligheidsrelevante en niet-tijdkritische toepassingen zoals deursloten, verlichting of airconditioning
  • CAN (Controller Area Network) als meest gebruikte transmissietechnologie voor de besturing van de motor, de versnellingsbak, de startmotor of voor accubeheersystemen
  • FlexRay met een getwiste dubbele kabel voor gegevensoverdracht voor tijd- en/of veiligheidskritische toepassingen zoals besturing of remmen
  • MOST (Media Oriented System Transport) als glasvezelkabel voor multimedia- en infotainmentsystemen
  • Automotive Single Pair Ethernet (SPE) als relatief nieuwe technologie die vanwege de bandbreedtecapaciteit steeds meer aan populariteit wint
  • SerDes (Serializer/Deserializer) voor hoge gegevensoverdrachten, ideaal voor camera's of displays
Het is in het belang van de auto-industrie om zo min mogelijk verschillende transmissietechnologieën te gebruiken, om de complexiteit van de bedrading laag te houden. In dit opzicht speelt Automotive Ethernet een grotere rol, waarbij ook wordt ingezet op CAN (CAN FD en CAN XL) en op LIN en SerDes. Hieruit kunnen centrale eisen aan board-to-board-connectoren worden afgeleid, waarbij ook de norm LV214 informatie over de eigenschappen onthult. 

Hoge snelheid, EMC-bescherming, robuustheid en miniaturisatie

Bild EMV mit und ohne Schirmung
Vergelijking tussen een afgeschermde (links) en een niet-afgeschermde connector (rechts)
Door de ontwikkeling van sensoren en de geïntroduceerde E/E-architectuur neigen de over te dragen datahoeveelheden steeds meer naar hoge snelheden, wat voornamelijk afhangt van de regeling van de impedantie van de connector. Als deze fluctueert, ontstaan er resonanties, die op hun beurt leiden tot verliezen in de signaaloverdracht. Een connector vormt vanwege zijn geometrie altijd een potentieel risico voor impedantieschommelingen, die onder andere worden veroorzaakt door materiaal- of geometrieveranderingen. De impedantie

wordt namelijk bepaald door inductieve en capacitieve eigenschappen, die afhankelijk zijn van de grootte, de opstelling en het ontwerp van de pin. Vooral veranderingen in de doorsnede hebben een negatief effect, waardoor deze zoveel mogelijk moeten worden geminimaliseerd. Verder kunnen ook diëlektrica (elektrisch zwak- of niet-geleidende stoffen) in de buurt van het signaalpad negatieve effecten hebben, waardoor de keuze van het juiste isolatiemateriaal eveneens belangrijk is. Daarnaast zijn er ook invloeden door koppelingsverliezen, de verliezen op het contactpunt van mes en veer. Ten slotte kunnen impedantieschommelingen worden veroorzaakt door uitstekende geleidende elementen die als antenne fungeren. Al deze effecten worden samengevat als insertion loss (verhouding tussen uitgaand en inkomend signaal), ook wel invoegdemping genoemd. Daarnaast is er nog de return loss (terugkoppeldemping), die het aandeel van het teruggekaatste signaal ten opzichte van het te verzenden signaal beschrijft.Met het oog op de voortschrijdende miniaturisering van de modules speelt EMC-bescherming een bijzondere rol: de hoogfrequente signalen die hierbij optreden, zijn namelijk bijzonder gevoelig voor storingen door ongewenste elektromagnetische effecten. Zelfs de kleinste storingen zijn al voldoende voor een ingrijpende vervorming van de gegevensoverdracht, onjuiste meetsignalen van de sensoren en onjuiste besturingscommando's – een scenario dat voor de veiligheid absoluut onaanvaardbaar is.
Een afgeschermde connector helpt, want in een module fungeert een connector altijd zowel als storingsput als storingsbron. Ook kan het onderdeel door andere componenten worden gestoord en heeft het zelf een elektromagnetische invloed op omliggende onderdelen. Een afscherming vermindert beide effecten hier met een factor 100 tot 200. 
Doppelseitiger Federkontakt
dubbelzijdig veercontact
Wat betreft robuustheid: schokken en trillingen vormen een even groot gevaar voor de stabiliteit van de gegevensoverdracht als chemische en thermische omgevingsinvloeden door extreme temperaturen, sterke temperatuurschommelingen, schadelijke gassen, vocht en vuil. Het contactoppervlak is bepalend voor de levensduur van de connector, want tijdens het gebruik treden er microbewegingen op tussen de twee delen van de connector, die op den duur leiden tot slijtage van het oppervlak en daarmee tot een verhoogde overgangsweerstand en bijgevolg een minder effectieve signaaloverdracht. Een hoogwaardige en duurzame contactcoating helpt deze slijtage tot een minimum te beperken.
Bij het contactsysteem levert een dubbelzijdige veerlijst goede diensten, want op elk moment is, onafhankelijk van externe invloeden, altijd een contactpunt gegarandeerd. Het wordt nog robuuster met een „genderneutraal“ contactsysteem, want de contacten vergrendelen zich bij het aansluiten in elkaar en zorgen zo voor een maximale contactzekerheid.
Bij eendelige connectoren wordt afgezien van een kwetsbaar contactgebied, wat zorgt voor een maximale weerstand tegen externe invloeden. De aansluiting gebeurt via een perstechniek, waarbij een perspen in een doorlopend gat in de printplaat wordt geperst, wat leidt tot koudlassen tussen de koperen huls en de perszone. Zo ontstaat een gasdichte, gietbare verbinding met de printplaat, die een tien keer betere uitvalratio biedt dan geautomatiseerd gesoldeerde connectoren. 

Groessenvergleich
Een oude DIN-stekker van de D-serie met een raster van 5,08 mm en daaronder de nieuwe Zero8 met een raster van 0,8 mm
Door de beperkte inbouwruimte in auto’s is er weinig ruimte voor sensoren en regeleenheden, wat op zijn beurt betekent dat de afmetingen van de connectoren bij gelijke of zelfs hogere prestaties nog verder moeten worden verkleind. Dit is ideaal voor de Surface-Mount-Technologie (SMT), omdat deze in tegenstelling tot de inperstechniek een aanzienlijk kleinere rasterafstand en een dubbelzijdige bestukking van de printplaat mogelijk maakt. 

De tendens om steeds meer en steeds kleinere connectoren in de assemblages te gebruiken, heeft tot gevolg dat de tolerantieketens langer worden en dat de connectoren zowel bij de montage als tijdens het gebruik steeds grotere toleranties moeten compenseren. Hiervoor zijn er al connectoren die schokken en trillingen nog beter kunnen absorberen. 

Drie bijpassende productfamilies van ept

Zero8 Board to Board Connector
De Zero8-producten bieden maximale schaalbaarheid met individueel aanpasbare uitvoeringen, stapelhoogtes en het aantal polen, waarbij ze printplaatafstanden van 6 tot 21 mm en een variabel aantal polen van 12 tot 80 mogelijk maken. De connectoren zijn onderling compatibel en vrij te combineren, met afscherming aan één of beide zijden. De robuuste ScaleX-aansluittechnologie garandeert een betrouwbaar contact bij schokken en trillingen, compenseert toleranties en biedt EMC-bescherming voor een gegevensoverdrachtssnelheid van 16 Gbit/s.

Details over de Zero8
ept Colibri Polzahlen 40 220 rgb
De Colibri-producten zijn afgeschermde, dubbelrijige SMT-connectoren met een pitch van 0,5 mm, die compatibel zijn met PICMG COM Express®, SFF-SIG CoreExpress® en nano-ETXexpress. De aansluitdozen voor COM-modules bieden 196 signaalpinnen en 24 aardingspinnen, terwijl de stekkers voor carrierboards optioneel verkrijgbaar zijn met geleidingspennen, afscherming en SMT-bevestiging. Het Colibri COM Express-systeem biedt uitstekende signaalintegriteit voor meer dan 25 Gbit/s, ideaal voor hogesnelheidstoepassingen met beperkte inbouwruimte.

Details over Colibri
One27 UEbersicht
Als derde productfamilie biedt One27 robuuste en compacte printplaatverbindingen in SMT met een raster van 1,27 mm. Ze ondersteunen printplaatafstanden van 8 tot 20 mm en zijn verkrijgbaar met 12 tot 80 contacten, evenals als kabelassemblage. Zowel parallelle als haakse verbindingen zijn mogelijk; ze zijn bijzonder robuust en eenvoudig te verwerken, waarbij betrouwbare contactvorming en een hoge flexibiliteit bij de opstelling van printplaten worden gegarandeerd.

Details over de One27


icon info r
Als we naar de toekomst kijken, zal autonoom rijden nauw verbonden zijn met de verdere ontwikkeling van technologieën voor gegevensoverdracht en communicatie. Belangrijke aspecten zoals 5G-connectiviteit, cyberbeveiliging, V2X-communicatie, edge computing en blockchaintechnologie zullen de gegevensoverdracht in belangrijke mate bepalen, maar wat zeker blijft, is het naast elkaar bestaan van boordnetten en connectoren, die op een gegeven moment een auto zonder stuurwiel werkelijkheid zullen maken. 

Bent u op zoek naar een specifieke stekkerverbinding?

Selectie resetten
Productlijst
Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
Heeft u nog vragen?
Neem dan gerust contact met ons op!

Aanvraag via het formulier

+49 8861 2501 0

sales@ept.de
Hartelijk dank!

We nemen binnenkort contact met u op om uw wensen te bespreken. We zullen een gedetailleerd rapport opstellen met de HighSpeed-eigenschappen en S-parameters voor de simulatie van uw eigen ontwerp, en dit naar u toesturen.

Vraag de HighSpeed-specificaties + S-parameters aan om uw eigen ontwerp te simuleren

Velden met een * zijn verplichte velden.
U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Uw bericht is verzonden.

Hartelijk dank voor uw interesse – wij zullen uw aanvraag zo snel mogelijk in behandeling nemen.

Contactformulier

Velden met een * zijn verplichte velden.

Persoonlijke gegevens

Uw bericht

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Uw bericht is verzonden.

Hartelijk dank voor uw interesse – wij zullen uw aanvraag zo snel mogelijk in behandeling nemen.

Contactformulier

Velden met een * zijn verplichte velden.

Persoonlijke gegevens

Terugroepactie

Uw bericht

Ik ben geïnteresseerd in

Informatiemateriaal

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Hartelijk dank voor uw interesse

Hier kunt u de whitepaper downloaden:

Whitepaper downloaden

Voordat u de whitepaper kunt downloaden, vragen wij u de volgende velden in te vullen. Hartelijk dank.

Velden met een * zijn verplicht.

Persoonlijke gegevens

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Uw bericht is verzonden.

Hartelijk dank voor uw interesse in ons netwerkevenement na de Electronica. We zullen uw aanvraag in behandeling nemen en u zo snel mogelijk een bevestiging van uw deelname sturen.

Aanvraagformulier

Velden met een * zijn verplichte velden.

Persoonlijke gegevens

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Hartelijk dank voor uw aanvraag

We zullen uw verzoek beoordelen en zo snel mogelijk contact met u opnemen.

Uw eisen voor de benodigde stekkerverbinding

Velden gemarkeerd met * zijn verplichte velden; vul deze alstublieft in.

Contactpersoon

Uw verzoek

Verkeerd bestandsformaat! Selecteer een PDF- of JPG-bestand.
U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Hartelijk dank voor uw aanvraag

We zullen uw verzoek beoordelen en zo snel mogelijk contact met u opnemen.

Vraag een offerte aan voor het op maat maken van connectoren

Velden gemarkeerd met * zijn verplichte velden; vul deze alstublieft in.

Contactpersoon

Uw verzoek

Verkeerd bestandsformaat! Selecteer een PDF- of JPG-bestand.
U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.