C-KLIC: Nový všestranný univerzál mezi kompatibilními automobilovými konektory

Vše, co potřebujete vědět o novém automobilovém konektoru USB Type-C, a proč byste ho rozhodně měli integrovat do svého vozidla!

USB je pojem, který všichni známe a je těžké si bez něj svůj běžný den představit. Ať už se jedná o chytré telefony, tablety i počítače – všechna elektronická komunikační zařízení mají USB porty. V současnosti je nejpoužívanějším typem rozhraní USB Type-A. Rychle se však prosazuje nová generace USB Type-C a svého předchůdce časem nahradí. Automobilový svět bude tento trend následovat a převede všechna zákaznická rozhraní na standard USB Type-C. A to již velmi brzy!

Chcete připravit své vozidlo na budoucnost a hledáte multifunkční konektorový systém, který dokáže ve vozidle zajistit rychlost přenosu dat vyšší než 10 Gbit/s a nabíjecí proud až 5 A?

Vyvinuli jsme pro vás optimální řešení. V tomto článku se dozvíte všechny důležité informace o novém konektorovém systému, na co je třeba pamatovat při jeho integraci do vozidla a proč je naprostou nezbytností ve vozidle budoucnosti.

Struktura nového konektorového systému pro automobilový průmysl

Přechod na novou generaci konektorů USB-C ve vozidle je naprostou nezbytností. Co kdybyste mohli využívat všestrannosti konektorového systému USB-C se všemi jeho možnostmi – přenosem dat a nabíjením – ve vašem vozidle?

Tak vznikl nápad vyvinout z již zavedeného konektoru z oblasti zábavní elektroniky robustní konektor vhodný pro použití v automobilovém průmyslu: nový konektor USB-C – C-KLIC. Nejdůležitější úpravou designu osvědčeného konektorového systému byla dodatečná konstrukce krytu s kódovací a aretační funkcí a volitelná instalace CPA.

Vybraný konektor USB-C se zdál být ideální volbou díky vysoce kvalitní specifikaci pomocí organizace USB – více než 10 000 zasunovacích cyklů a velké množství pinů. Díky vysokému počtu dostupných kontaktů umožňuje kromě dat a nabíjení i další funkce, jako je osvětlení nebo kontrola teploty. Při použití kódovaného krytu je navíc možné specificky (proprietárně) použít všech 24 pinů, protože tento konektor není výkyvný.

Modulární konstrukce celého konektoru zaujme možností propojit širokou škálu kabelů prostřednictvím malé, individuálně přizpůsobitelné desky plošných spojů a nabízet tak různé funkce. Obrovskou výhodou tohoto konektorového systému je jeho multifunkčnost: Bez ohledu na to, zda se jedná o přenos dat nebo nabíjení – konektor a příslušná rozhraní jsou vždy stejné.

To znamená, že stačí schválit pouze jeden konektor, a přesto můžete ve vozidle nabízet několik funkcí! Kromě toho zůstává konektorový komponent na desce plošných spojů (PCB header) nezměněn. To umožňuje ušetřit případné náklady na úpravy.

Aplikace – C-KLIC, absolutní multitalent

V případě konektorového systému USB se můžete zaměřit na novou technologii nabíjení „USB Power Delivery“ a také na možnost přenosu dat až do USB 4.0 (až 40 Gbit/s). Máte také možnost přenášet data nezávisle na USB prostřednictvím standardních protokolů, jako je PCIe nebo Display Port. Modulární konstrukce systému umožňuje využít naprostou flexibilitu a všestrannost a realizovat širokou škálu aplikací v různých kombinacích. Více informací o jednotlivých možnostech použití naleznete níže.

Příklad použití č. 1: Zaměření na nabíjení

V tomto případě používáte technologii USB Power Delivery. Pro nabíjení mobilních koncových přístrojů ve vozidle tak máte k dispozici až 100 W (5 A @ 20 V). Svým zákazníkům současně nabídnete přenos dat přes rozhraní USB 2.0 rychlostí až 480 Mbit/s.

Vzhledem k vysoké frekvenci přenosu (5 A) a datové funkčnosti jsme pro tyto účely vyvinuli optimalizovaný kabel. Aby bylo možné dosáhnout co nejdelších přenosových vzdáleností, je pokles napětí (ground drop) po celé délce kabelu omezen. Námi optimalizovaný kabel zajišťuje maximální pokles napětí 80 mV/m.

Výše uvedená koncepce umožňuje přenášet data a nabíjecí proud delším kabelem. Díky tomu se ušetří instalační prostor na palubní desce, přičemž poměrně velký modul USB-C lze nahradit kompaktní zdířkou USB-C v podobě zákaznického rozhraní.

Nabíjecí elektroniku, která je běžně nainstalována v modulu USB a dochází v ní k vysokému ztrátovému výkonu (zahřívání), tak můžete přemístit do blízké řídicí jednotky, která napájí zákaznické rozhraní USB-C. V řídicích jednotkách je k tomu obvykle k dispozici více prostoru a teplo může být lépe odváděno.

To umožňuje ušetřit až 60 % instalačního prostoru na palubní desce a navíc velmi snadno vyřešit problémy se zahříváním (vznik tepla ztrátovým výkonem).

Příklad použití č. 2: Zaměření na USB data

Ve druhém případě můžete na základě protokolu USB přenášet data až 10 Gbit/s. K tomuto účelu se používá speciální kabel se čtyřmi datovými páry (4 pruhy) pro přenos odpovídajících datových protokolů a množství dat.

Díky velkému počtu dostupných kontaktů konektorového systému USB-C můžete kromě  dat Multi-Gig realizovat další signály a funkce, např. USB 2.0, komunikace CC nebo osvětlení. Díky možnému standardu USB Alternate Mode můžete přenášet také obrazová data a videa. Nemusíte tak řešit dodatečná videorozhraní. Již dostupné USB Alternate Modes jsou HDMI, Display Port, MHL nebo Thunderbolt, které mezitím byly integrovány do specifikace USB 4.0.

Díky integraci všech výše uvedených funkcí do jediného konektoru ušetříte na desce plošných spojů značné množství místa, protože není potřeba velké množství dalších konektorových komponent pro data nebo napájení. Tak dosáhnete i úspor nákladů.

Příklad použití č. 3: Zaměření na data, nezávislé na USB

Systém C-KLIC podporuje i přenosy dat nezávislé na USB v oblasti Multi-Gig. Čtyři diferenciální vysokorychlostní datové páry High-Speed umožňují mapovat standardní datové protokoly, jako jsou PCIe, Display Port, HDMI nebo ethernetové aplikace. Konektorový systém C-KLIC tak umožňuje kromě využití v multimediálních aplikacích také integraci do palubní sítě. Propojení mezi dvěma řídicími jednotkami z bodu do bodu lze realizovat bez problémů. Kdykoli je také možné vytvořit kabel speciálně přizpůsobený vaší individuální přenosové cestě s odpovídajícím přiřazením pinů (proprietární případ použití).

Na co musím jako vývojář automobilového výrobce dávat pozor při integraci do vozidla?

Nejdříve musíte schválit nový konektorový systém. Náročnost není nijak velká. Za kvalifikaci a přípravu dokumentů je 100 % zodpovědný dodavatel (tj. my), který jako dlouholetý dodavatel pro automobilový průmysl zná požadavky. Kromě toho můžete konektor díky jeho multifunkčnosti použít pro širokou škálu aplikací.

Pro testovací sestavy vám kdykoli poskytneme komponenty (konektory PCB atd.) a kabely, abychom vás mohli prostřednictvím předběžných testů podpořit při integraci do vozidla. Tyto testy mohou provádět naši vysoce kvalifikovaní pracovníci v naší vlastní akreditované zkušební laboratoři.

4 důvody, proč byste měli C-KLIC určitě integrovat do svého vozidla

• USB Type-C je novým globálním standardem USB a v dohledné době nahradí konektor USB Type-A. Použití ve vozidle je proto naprosto nevyhnutelné.
• Po pouze jednom schválení nového konektorového systému můžete nabízet několik funkcí najednou a pracovat pouze s jedním a tím samým konektorem.
• Díky individuálnímu přiřazení pinů a použití různých schválených variant kabelů používáte škálovatelný systém, který lze libovolně konfigurovat. Díky velkému počtu dostupných kontaktů lze kdykoli zobrazit další funkce, jako je osvětlení, monitorování teploty nebo řídicí signály.
• Plně stíněný systém splňuje všechny potřeby budoucnosti a kromě přenosových protokolů založených na USB slouží i pro řadu dalších standardů přenosu dat pro aplikace Multi-Gig.

Shrnutí a závěr

Propojení mezi chytrým telefonem a vozidlem je technicky stále náročnejší. Aktuální cíle zahrnují napájení 5 A případně až do 20 V, přenosové rychlosti výrazně vyšší než 1 Gbit/s nebo další formy signálů jako jsou Alternate Modes při současně stále menším instalačním prostoru. Tyto požadavky lze splnit pouze s flexibilním, parametrizovatelným řešením, které poskytuje počet vysoce výkonných pinů v závislosti na aplikaci. Současně je nutná miniaturizace komponentů. Inteligentní kombinace etablovaného uživatelského konektoru s konstrukcí krytu pro automobilový průmyslu ve výsledku znamená konektorový systém USB Type-C, který je ideálním řešením pro budoucí generace vozidel.

Často kladené otázky k C-KLIC