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Batteriefederkontakte mit niedrigem Übergangswiderstand für Anwendungen bis 39 A

Worauf es bei der Auswahl von Batteriekontakten ankommt

14. Dezember 2012, 11:56 Uhr | Uwe Burkhartsmaier, uwe electronic

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Federbügelkontakte sind auf ca. 5.000 bis 10.000 Zyklen ausgelegt

Der zunächst sehr niedrige Übergangswiderstand in der Größenordnung von etwa 5 bis 10 mΩ nimmt mit steigendem Alter und Verschleiß zu. Die Vorteile sind ein geringer Preis, doch die Nachteile in einer Anwendung als Batterie- und Ladekontakt sind die geringe Kontaktierungssicherheit, insbesondere unter Einwirkung von Vibrationen, der relativ geringe Arbeitsbereich (Federweg) und der relativ große Platzbedarf. Diese zwei Einflussfaktoren zwingen die Entwickler häufig auf die etwas teureren Kontakte mit integrierter Feder um höchstmögliche Kontaktiersicherheit zu gewährleisten Steckkontakte gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Die Stecker (Pins) benötigen jedoch immer ein spezifisches Gegenstück (Socket) - ein direktes Kontaktieren von Batterien oder Leiterplatten ist nicht möglich. Als Batteriekontakte werden die Kontaktpaare meist in einfacher Ausführung einmal verbunden und nur beim Ersatz der Batterie am Ende der Lebensdauer getrennt. Solche Aufbauten sind naturgemäß sehr tolerant gegenüber Vibrationsbelastung. Der Kontaktwiderstand liegt im Bereich von etwa 25 mΩ, die Lebensdauer ist mit deutlich weniger als 100 Zyklen sehr begrenzt. Für häufigere Wechsel der Batterie gibt es höherwertige Stecker-Buchse-Kombinationen, die bei deutlich höheren Kosten auch einige hundert Zyklen Lebensdauer erreichen können.

Batteriekontaktstifte mit integrierter Feder basieren auf der seit mehreren Jahrzehnten bewährten Federkontaktstift-Technik, wie sie im Leiterplattentest oder im Chip-Test verwendet wird. Aufgrund dieser Historie besteht ihr zentraler Vorteil in der Kontaktierungssicherheit gepaart mit hoher Zyklenfestigkeit. Ebenso wie bei Federbügelkontakten wird keine spezifische Gegenelektrode benötigt. Ein Federkontaktstift besteht üblicherweise aus einem Kolben, der sich in einem Zylinder bewegt. Eine interne Feder sorgt dabei für den gewünschten Kontaktdruck. Durch gezielte Vorspannung (Bias) des Kolbens gegenüber dem Zylinder wird ein gleichbleibend geringer Übergangswiderstand von typischerweise 3 mΩ erreicht. Die Gesamtlebensdauer eines Kontakts dieser Technik kann dabei je nach Umfeld bis zu eine Million Zyklen erreichen, und dies bei Streuungen von maximal 2 mΩ (typisch 1 mΩ) über die Lebenszeit. Zudem sind Federkontaktstifte mechanisch und elektrisch tolerant gegenüber Vibrationsbelastung und ermöglichen große Hubwerte bei gleichzeitig geringem Platzbedarf.

Batteriekontakte mit integrierter Feder lassen sich auf unterschiedliche Arten montieren. Bei der Konstruktion einer Batterie- oder Signalschnittstelle sind dem Entwickler mit dem gefederten Batteriekontakt verschiedene Möglichkeiten zur Montage des Kontakts gegeben. Als Gegenkontakt zum gefederten Batteriekontakt genügt dem Anwender eine ebene, metallisch leitende Fläche, so dass Batteriekontakte üblicherweise senkrecht mittels Durchsteckmontage (Through Hole Technology) auf einer Leiterplatte verbaut werden.

Viele Standardausführungen von gefederten Batteriekontakten haben einen Flansch an der Stifthülse, der nicht nur die Einbauhöhe der Stifte konstant hält, sondern auch ihre Position senkrecht zur Leiterplatte oder anderen Einbauflächen aufrechterhält. Auch ist für gefederte Batteriekontakte mit Flansch eine »liegende« Montage auf der Leiterplatte möglich, indem der Flansch in eine Aussparung in der Leiterplatte eingelötet wird. Neben Batteriekontaktstiften mit Flansch sind Versionen mit Einpressringen als Standard verfügbar.

Diese kann man entweder in einen Kunststoff oder eine Leiterplatte einpressen oder ähnlich der Montage mit Flansch den Einpressring als Anschlag nutzen, was häufig bei der Herstellung von Sondersteckverbindern genutzt wird. Zusätzlich zur Durchsteckmontage gibt es auch Batteriekontakte zur SMD-Oberflächenmontage. Solche Bauteile sind auch gegurtet erhältlich und ermöglichen eine kostengünstige Bestückung.