Nuove tendenze rivoluzionarie nei connettori portatili
Le esigenze prestazionali dell'elettronica portatile stanno portando sia a nuovi design di connettori che a modifiche agli standard di connettori consolidati da tempo, in settori che spaziano dalle applicazioni IoT in rapida evoluzione all'equipaggiamento militare, dove la durata dei prodotti si misura in decenni. Ecco cosa è cambiato e come puoi trarne vantaggio.
Connettori ad Alta Densità
Anche se lo spazio è limitato nei dispositivi portatili come smartphone e tablet, ci sono ancora diversi segnali da trasferire da una scheda all'altra. Per rispondere a questa esigenza, i produttori hanno sviluppato connettori Board-to-Board (BtB) micro-miniaturizzati ultra-sottili, che presentano un elevato numero di pin e dimensioni ridotte. Il mezzo di interconnessione è solitamente un cavo piatto flessibile (FFC) o un circuito stampato flessibile (FPC).
Ad esempio, TE Connectivity offre un connettore BtB a passo fine da 0,35 mm, scalabile, con una larghezza del corpo di soli 1,85 mm e un'altezza di appena 0,6 mm. Un altro connettore BtB a passo fine di TE include una schermatura EMI integrata, come mostrato di seguito. Questi connettori sono progettati per smartphone, tablet e giochi portatili.
Figura 1: Connettore FPC con schermatura EMI. (Fonte: TE Connectivity)
Portatile non significa solo tascabile
La rivoluzione portatile non si applica solo ai dispositivi a batteria che puoi tenere nel palmo della mano. Molte apparecchiature che in passato occupavano un'intera stanza ora sono mobili, richiedendo che tutti i loro componenti siano anch'essi mobili.
Prendiamo, ad esempio, le macchine per radiografie mediche. I sistemi portatili sono oggi piuttosto comuni, portando la capacità diagnostica direttamente al paziente. Poiché richiedono ancora tensioni di esercizio fino a 75 kV, i produttori hanno dovuto sviluppare connettori ad alta tensione in formato miniaturizzato.
Perfino i droni militari, o UAV, stanno entrando nel mondo della portabilità. Dimenticate il Reaper con la sua apertura alare di 84 piedi. L'entusiasmo oggi si concentra su veicoli senza pilota molto più piccoli, delle dimensioni di insetti, che possono essere gestiti da un singolo soldato.
Nuovi design di connettori basati su contatti centrali da 0,025" offrono qualità e affidabilità a livello militare, adatti alle ultime generazioni di UAV. Questi interconnettori nano-miniaturizzati sono specificamente progettati per soddisfare gli impegnativi standard MIL, che includono test di urti da 100g e vibrazioni da 10-2.000 Hz con ampiezza di 20g.
Sviluppi dei connettori RF
La tendenza a ridurre le dimensioni delle funzioni esistenti coinvolge anche la tecnologia RF. Il connettore Molex SSMCX, mostrato di seguito, è un connettore micro-coassiale (MCX) super piccolo sviluppato per applicazioni radio e antenne di dimensioni molto ridotte. Operando fino a 10 GHz, è il 30 percento più piccolo del suo predecessore MMCX (micro-miniature coax). La loro prima applicazione? Una radio e antenna IEEE 802.11x per un computer portatile.
Figura 2: Connettori RF coassiali micro-miniatura SSMCX. (Fonte: Molex)
Un'altra tendenza che sta spingendo l'innovazione dei connettori più in profondità nella catena di fornitura è la combinazione di molteplici tecnologie RF, come cellulare, Bluetooth, GPS e WLAN, in un unico dispositivo portatile.
I chip che integrano queste funzioni stanno a loro volta diminuendo di dimensioni, causando problemi ai produttori di apparecchiature per il collaudo dei semiconduttori, che devono sviluppare schede di carico RF ad alta densità per testare simultaneamente più circuiti integrati RF in un ambiente di produzione ad alto volume.
La soluzione? Connettori mini-coassiali multiporta, che combinano fino a otto canali coassiali indipendenti in un unico alloggiamento.
I connettori della batteria sono più piccoli e piatti
I connettori per batterie tradizionali sono disponibili da anni con due configurazioni di contatto distinte. I contatti a sbalzo stampati offrono una soluzione di interconnessione più economica per prodotti di elettronica di consumo di massa, mentre i "pogo pin" caricati a molla vengono scelti per applicazioni industriali per garantire una durata di ciclo prolungata.
Seguendo la tendenza osservata in altri settori, le continue riduzioni delle dimensioni delle apparecchiature stanno costringendo anche i connettori per batterie a ridursi. I connettori per batterie a montaggio superficiale stanno trovando un uso crescente nelle applicazioni portatili con spazi limitati.
I fattori di forma esistenti non sono immuni
Man mano che i dispositivi portatili diventano in grado di svolgere sempre più funzioni, la spinta verso dimensioni più ridotte sta influenzando gli standard esistenti, come si può vedere nelle generazioni successive di connettori USB. Il fattore di forma originale USB andava benissimo per desktop e laptop di dimensioni standard ed è ancora per la maggior parte utilizzato in questi dispositivi.
Ma con l'aumento della popolarità di telefoni, tablet e PDA, fu introdotto il mini-USB. Con il progressivo assottigliamento di smartphone, fotocamere digitali e altri dispositivi portatili, il micro-USB fu annunciato dal USB Implementers Forum (USB-IF) nel gennaio 2007. Un micro-USB è simile in larghezza a un mini-USB, ma è circa la metà dello spessore.
Figura 3: Confronto tra connettori USB micro, mini e standard. (Fonte: Wise Geek)
Questa tendenza verso le varianti mini e micro si riscontra anche in altri formati. Ad esempio, lo standard High-Definition Multimedia Interface (HDMI), utilizzato per trasferire audio e video digitali, è ora disponibile in versioni full-size, mini e micro.
L'ultima innovazione nei connettori USB è il connettore USB 3.1 Type C, che combina trasferimento dati, uscita video e capacità di ricarica in un unico connettore reversibile alto solo 2,6 mm. Offre fino a 10Gbps di velocità di trasferimento dati e fino a 100W di alimentazione con un massimo di 20V e 5A. Clicca qui per vedere l'elenco completo dei vantaggi rivoluzionari dell'USB 3.1 Type C.
Le modifiche ai connettori stanno avvenendo anche nel mercato industriale, che si muove relativamente più lentamente. I connettori micro-D ad alta densità di nuova generazione offrono una densità quattro volte superiore rispetto ai connettori sub-D standard.
Sostituzione dei connettori con metodi wireless
Data l'estrema sottigliezza di molti dispositivi portatili, i produttori stanno valutando se sia possibile sostituire completamente i connettori con soluzioni wireless, il che non è una buona notizia per i produttori di connettori.
Due aree comuni in cui si osserva questa tendenza sono gli altoparlanti wireless e la ricarica wireless. Dopo che Apple ha sostituito il connettore dock a 30 pin con il nuovo connettore lightning a 8 pin, che non conteneva più uscite audio a livello di linea, gli altoparlanti con dock per dispositivi mobili hanno iniziato a diminuire in popolarità a favore delle soluzioni wireless. Inoltre, la ricarica wireless ha fatto la sua comparsa su diversi laptop e smartphone, per poi essere seguita da dispositivi indossabili come l'Apple Watch, che utilizza la ricarica induttiva wireless. Si prevede che questa tendenza continuerà nei dispositivi elettronici portatili destinati ai consumatori.
L'ascesa dei prodotti portatili ha portato a una proliferazione di nuove tecnologie di connettori, oltre a un'espansione di alcuni vecchi standard per adattarsi alle nuove realtà. Possiamo solo prevedere che il futuro dell'innovazione nei connettori continuerà a essere guidato dalle tendenze e dalle esigenze dei consumatori dei dispositivi elettronici che collegano, comunicano e alimentano.
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