Les connecteurs pour cartes électroniques

 

Les connecteurs pour cartes électroniques

Je vous présente ici une sélection de connecteurs utilisables sur PCB pour les bricoleurs sérieux qui désirent concevoir des cartes électroniques ayant une connectique digne de ce nom.

L'intérêt principal de ce document est de vous présenter différents connecteurs courants et surtout de préciser quelles sont les références exactes à commander.

Nous allons aborder principalement les connecteurs permettant de relier deux cartes entre elles par des câbles ou de relier un organe à une carte, comme un interrupteur ou un transformateur, car c'est souvent ce type de connecteur qui pose problème lors du choix.
Une paire de connecteurs mâle / femelle de ce type se compose d'une embase ou socle à souder sur la carte, d'un boîtier et de contacts à sertir.

Un petit rappel de sécurité avant d'aborder le sujet :
Sur un PCB la distance entre pistes ou entre pastilles soumises à une tension de 150V à 300V doit être au minimum de 1.25mm.
Personnellement je double cette valeur.

1. Les connecteurs de faible puissance

Ces connecteurs permettent de transporter des signaux analogiques ou logiques, ou alimenter des cartes en dessous de 3A. Ils sont au pas de 2.54mm.

Étant donné l'espacement de 2.54mm, et malgré que leur datasheet mentionne souvent une tension de service de 250V, ils ne vous permettront pas de transporter de pareilles tensions, car l'espace entre les pastilles de votre PCB sera bien inférieur à 2.54mm.
En effet, avec un pas de 2.54mm et des pastilles de 1.5mm de diamètre, il restera 1.04mm entre les pastilles, et c'est insuffisant.

Il existe aussi des modèles au pas de 5.08, mais ils sont rares. Pour une application en 230V je leur préfère les connecteurs JST VH ou NV, qui possèdent un clips de verrouillage.

1.1. Connecteurs DUPONT

Vous allez trouver ces connecteurs à profusion sur le WEB.

• pas de 1.27, 2, 2.54, 5.08
• courant maximal 1A

En général, vous allez approvisionner des barrettes de broches mâles sécables de 20, 32 ou 40 broches comme celle-ci :

Ces barrettes souvent nommées pin-headers peuvent être coupées à la demande pour fabriquer des connecteurs ayant le nombre de broches voulu.

Ce sont ces mêmes barrettes qui équipent les cartes ARDUINO NANO ou MINI, etc.

Ensuite dans le cas où vous désirez raccorder un câble sur votre carte il faudra l'associer à un connecteur femelle. Chez certains fournisseurs ils portent un nom.
Exemple JWT chez GOTRONIC :

• connecteur femelle NSR-01, NSR-02, NSR-03, etc.
• contact à sertir NDR-T (femelle) ou NDR-TM (mâle)

Le principal inconvénient de tous ces connecteurs est qu'ils ne possèdent pas de  détrompeur. Il est possible de se tromper de sens en effectuant les branchements.
Mais vous pouvez vous en sortir en prévoyant une broche de plus. Coupez la broche mâle destinée à servir de détrompeur sur le connecteur de la carte et remplissez le trou correspondant du connecteur femelle à l'aide de colle ou d'un autre matériau.
Vous pouvez aussi placer un petit point de couleur (vernis à ongle ?) sur la carte à l'emplacement de la pin 1, qui est indiquée par une petite flèche sur le connecteur :

Avec ces connecteurs vous pourrez également fabriquer vos propres fils DUPONT aux longueurs voulues, pour des essais sur breadboard.

Comme on le voit sur la photo ci-dessus je n'utilise pas de fils DUPONT du commerce. Je fabrique mes propres câbles à l'aide de connecteurs DUPONT ayant le nombre de broches approprié, ce qui permet d'une part d'éviter au maximum les faux-contacts, et d'autre part d'éviter les erreurs.

Il existe bien entendu des pin-headers femelles comme celles équipant le ARDUINO UNO ou MEGA :

Et également des connecteurs mâles et femelles double rangée :

Et aussi d'autres dits "sandwich" permettant de relier deux cartes en les espaçant généreusement :

Un petit détail hors sujet : pour ceux qui auraient besoin de fabriquer un shield ARDUINO, quelques empreintes KICAD sont disponibles. Voir plus bas: 6. Téléchargements

Fournisseurs :

GOTRONIC

TME

On trouve sur Amazon ou AliExpress des boîtes de lots de connecteurs DUPONT.

On trouve également des connecteurs tulipe équipés de contacts roulés.
Mais attention : il ne faut pas confondre barrette tulipe et support tulipe, les diamètres sont différents :

Les supports tulipe (le modèle de faible hauteur) est utilisé pour l'insertion de circuits intégrés DIP.

1.2. Connecteurs JST XH

• connecteur PCB mâle B2B-XH-A, B3B-XH-A, B4B-XH-A, etc.
• connecteur PCB mâle coudé S2B-XH-A, S3B-XH-A, S4B-XH-A, etc.
• connecteur femelle XHP-2, XHP-3, XHP-4, etc.
• contact à sertir SXH-001T-P0.6
• pas de 2.50
• courant maximal 3A

Ces connecteurs sont très connus. Ils servent de connecteur d'entrée ligne sur beaucoup de modules amplificateurs audio du marché.

Fournisseurs:

TME
On trouve sur Amazon ou AliExpress des boîtes de lots de connecteurs XH.

1.3. Connecteurs NS25 ou KF2510

• connecteur PCB mâle NS25-W2P, NS25-W3P, NS25-W4P, etc.
• connecteur PCB mâle coudé  NS25-W2K, NS25-W3K, NS25-W4K, etc
• connecteur femelle NS25-G2, NS25-G4, NS25-G4, etc.
• contact à sertir NS25-T(étamé) ou NS25-TG (plaqué or)
• pas de 2.54
• courant maximal 3A

Ces connecteurs sont très connus. Ils équipent la majeure partie de cartes mères de PC où ils servent à raccorder les ventilateurs.

On les trouve également sous le dénomination KF2510.

Fournisseurs:
GOTRONIC
TME
On trouve sur Amazon ou AliExpress des boîtes de lots de connecteurs KF2510, parfois NS25.

1.4. Connecteurs IDC

On les appelle aussi HE10.
Ce sont les connecteurs des câbles en nappes de disques durs IDE. Les dénominations sont très diverses, impossible de les préciser toutes.

• pas de 1.27, 1.5, 2, 2.5, 2.54, 3.81, ou 3.96
• courant maximal 1A

Ils existent aussi avec des leviers de blocage :

Il vaut mieux disposer d'une presse pour sertir les nappes mais avec un étau de bonne qualité à mâchoires lisses l'opération est tout de même réalisable.
On trouve également des nappes toutes prêtes.

Fournisseurs :

GOTRONIC, GOTRONIC
TME
On trouve beaucoup de références sur Amazon ou AliExpress.

2. Les connecteurs de puissance moyenne

Ces connecteurs permettent d'alimenter des cartes en dessous de 10A. Ils sont au pas de 3.96 ou 5.00mm.

Ici nous feront la même remarque à propos du 230V que précédemment.

2.1. Connecteurs JST VH

• connecteur PCB mâle B2P-VH, B3P-VH, B4P-VH, etc.
• connecteur PCB mâle coudé B2PS-VH, B3PS-VH, B4PS-VH, etc.
• connecteur femelle VHR-2N, VHR-3N, VHR-4N, etc.
• contact à sertir BVH-21T-P1.1
• pas de 3.96
• courant maximal 10A

Vous aurez plus de mal à trouver ces connecteurs sur Amazon ou AliExpress.
Je vous recommande plutôt TME.

On peut quand même utiliser ces connecteurs pour alimenter une carte en 230V moyennant une petite astuce. Utilisez un connecteur mâle 3 broches pour la carte, et en chauffant la broche centrale au fer à souder, extrayez-la comme ici :

Ainsi vos pastilles de PCB seront suffisamment espacées pour accepter cette tension. Vous utiliserez bien entendu un VHR-3N avec seulement deux contacts pour équiper votre câble.

Fournisseurs :

TME

2.2. Connecteurs JST NV

• connecteur PCB mâle B02P-NV, B03P-NV,, B04P-NV, etc.
• connecteur femelle NVR-02, NVR-03, NVR-04, etc.
• contact à sertir SVH-21T-P1.1
• pas de 5.00
• courant maximal 10A

Vous aurez aussi du mal à trouver ces connecteurs sur Amazon ou AliExpress.
Je vous recommande également TME.

On peut utiliser ces connecteurs pour alimenter une carte en 230V à partir du moment où les pastilles ne sont pas surdimensionnées.

Fournisseurs:
TME

2.3. Connecteurs Mini-Fit

Ces connecteurs sont bien connus des assembleurs de PC.

• chez Molex : série Mini-Fit
• chez Amphenol : série MF42
  
• pas de 4.20
• courant maximal 7A

Fournisseurs:

TME

3. Les borniers à vis

On trouve des borniers à vis de toutes sortes :

• droits, à 90°, à 45°
• au pas de 2.5mm, 3.96, 5.08, jusqu'à 16mm

On peut utiliser ces connecteurs pour alimenter une carte en 230V à partir du moment où le pas est au moins égal à 5mm et que les pastilles ne sont pas surdimensionnées.

Ces borniers sont à réserver de préférence au serrage de câbles rigides de section importante (1.5 mm². minimum), car le multibrin résiste mal au serrage. Il sont destinés aux applications nécessitant une connexion et déconnexion facile, par exemple quand vous développez une carte devant prendre place dans un boîtier se fixant sur un rail DIN :

Fournisseurs:
GOTRONIC
TME
On trouve également beaucoup de références sur Amazon ou AliExpress.

4. La pince à sertir

Sertir des contacts de connecteurs sur un câble ne se fait pas sans outillage approprié :

HT225D chez GOTRONIC.

PAD-12 chez TME.

La pince HT225D est équipée d'un cliquet qui permet de maintenir le contact en le pinçant légèrement. Ensuite il n'y a plus qu'à insérer le fil dénudé et serrer. Le résultat est propre :

5. Connecteurs divers

Bien entendu en dehors des connecteurs à sertir et des borniers, bien d'autres connecteurs pour PCB existent.

Pour ne citer que les plus facile à utiliser par l'amateur :

Audio RCA :

DIN :

MINI-DIN :

BNC :

USB :

RJ45 :

Embase IEC60320 :

6. Téléchargements

Empreintes KICAD : https://github.com/KiCad/kicad-footprints

Empreintes JST KICAD : https://github.com/KiCad/kicad-footprints/tree/master/Connector_JST.pretty

Empreintes IDC KICAD : https://github.com/KiCad/kicad-footprints/tree/master/Connector_IDC.pretty

Empreintes ARDUINO KICAD : https://github.com/KiCad/kicad-footprints/tree/master/Module.pretty

Empreinte ARDUINO MEGA KICAD : https://bitbucket.org/henri_bachetti/arduino-mega-footprint.git

7. Liens utiles

JST XH : http://www.jst-mfg.com/product/pdf/eng/eXH.pdf

JST VH : http://www.jst-mfg.com/product/pdf/eng/eVH.pdf

JST NV : http://www.jst-mfg.com/product/pdf/eng/eNV.pdf

NINIGI NS25 : https://en.ninigi.com/product/ninigi/plug/ns25-g2

KF2510 : https://lcsc.com/product-detail/_Boom-Precision-Elec-KF2510-2A_C27543.html?currency=GBP

IDC : https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Wurth%20Electronics%20PDFs/Box%20Header_IDC%20Conn%20WR-BHD.pdf 

8. Conclusion

Voilà, je vous ai présenté les connecteurs principaux que j'utilise dans mes applications. J'espère que cela vous sera utile.

Cordialement
Henri

9. Mises à jour

11/01/2019 : ajout de liens sur les datasheets
08/03/2019 : ajout connecteurs coudés XH, NS25 et VH
22/03/2019 : déménagement fichiers vers BitBucket.org