【干貨】NFC用電感器的選擇及使用方法要點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2019-06-05 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】近年來在手機(jī)•平板電腦等小型移動(dòng)設(shè)備中搭載NFC功能的產(chǎn)品越來越多。NFC是近距離無線通信(Near Field Communication)的略稱。利用頻率13.56MHz的磁場(chǎng),通過靠近專門的讀/寫以及搭載設(shè)備,能夠簡(jiǎn)單通信的功能。
近年來在手機(jī)•平板電腦等小型移動(dòng)設(shè)備中搭載NFC功能的產(chǎn)品越來越多。NFC是近距離無線通信(Near Field Communication)的略稱。利用頻率13.56MHz的磁場(chǎng),通過靠近專門的讀/寫以及搭載設(shè)備,能夠簡(jiǎn)單通信的功能。(圖1)
株式會(huì)社村田制作所提供NFC用電感器LQW18C系列(繞線型)和LQM18J系列(多層型)。LQM18J系列是適合NFC搭載設(shè)備的實(shí)現(xiàn)電氣特性的新產(chǎn)品。
圖1 NFC使用事例
一、NFC電路中電感器的使用
近距離無線通信廣義上是指Bluetooth、Zigbee等到達(dá)距離短的無線通信。在此是指Near Field Communication的略稱NFC通信。近年來,隨著智能手機(jī)、平板電腦等小型移動(dòng)設(shè)備中NFC對(duì)應(yīng)功能的增加,預(yù)計(jì)今后這樣的需求將不斷增加。
NFC天線和控制IC間的代表性電路的概略圖如圖2所示。LC濾波器由作為天線和控制IC間的低帶通濾波器組成。這個(gè)LC濾波器通過截?cái)喔哳l插入,只使NFC的工作頻率13.56MHz的信號(hào)有效傳播。
NFC電路設(shè)計(jì)時(shí)如圖2電路所示使用電感器進(jìn)行阻抗匹配,上述LC濾波器對(duì)阻抗匹配有影響,所以要求電感器的電感值狹窄偏差值范圍在(+/-5%以內(nèi))。
圖2 NFC電路概略圖
二、NFC用電感器的選擇要點(diǎn)
NFC用電感器中有13.56MHz的大振幅電流流入。因此,和普通匹配用電感器的選擇要點(diǎn)有所不同。在此說明NFC電路的特征和電感器選擇要點(diǎn)。
以往的NFC控制IC以通信時(shí)輸出比較小的IC為主流。但是要安裝在移動(dòng)設(shè)備上,NFC用天線要進(jìn)一步小型化,若電流振幅仍然很小的話,NFC通信功能會(huì)降低。因此,為了實(shí)現(xiàn)高NFC通信功能,要不斷增加通信時(shí)輸出大的IC。NFC用電感器的選擇方面,即使高電流振幅,電感值也不會(huì)發(fā)生變化是非常重要的。
LQW18CNR16J00(繞線型)、LQM18JNR16J00(多層型:新)和LQB18NNR22J10(多層型:舊)的電感器的電流振幅依存性如圖3所示。NFC通信時(shí),具有約100~700mApp電流振幅的交流電流流入電感器。LQB18N在400mApp時(shí)約變成2倍的電感值,而LQW18C和LQM18J實(shí)現(xiàn)了即使是超過1App,電感值也不會(huì)發(fā)生變化的特性。
LQM18J不僅在通電時(shí)電感值不發(fā)生變化,而且顯示出良好的NFC通信性能。如圖4所示,通過NFC論壇(制定NFC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格•常用規(guī)格的業(yè)界團(tuán)體)的通信功能試驗(yàn)的測(cè)量點(diǎn)中的紅色點(diǎn)檢測(cè)通信功能。LQW18C和LQM18J的通信功能檢測(cè)結(jié)果如圖5所示。在此試驗(yàn)中4.1V線是合格標(biāo)準(zhǔn),可以說電壓越高,NFC通信功能越好。LQM18J能夠確保與LQW18C具有同等NFC通信功能。
圖3_LQW18C、LQM18J、LQB18N相對(duì)于電流振幅的電感值的變化率比較
圖4 NFC論壇標(biāo)準(zhǔn)的通信功能測(cè)量系統(tǒng)中的測(cè)量點(diǎn)
圖5 LQW18C和LQM18J的通信功能測(cè)量結(jié)果
三、NFC用電感器貼裝時(shí)的要點(diǎn)
伴隨著智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備的高機(jī)能化,電子元件的貼裝密度不斷上升。因?yàn)長(zhǎng)QW18C是開磁路構(gòu)造,所以磁通量會(huì)向元件周圍泄漏,高密度貼裝時(shí),磁通量干擾電感器,特性有可能發(fā)生變化。因此有必要使安裝在T字型的電感器之間不受電磁干擾。(圖6)
新研發(fā)的LQM18J是電磁屏蔽構(gòu)造,電磁不會(huì)泄漏在元件周圍。因此,高密度貼裝時(shí)可進(jìn)行并列貼裝,能夠減少貼裝空間。(圖6)
事實(shí)上電感器間距離為200um時(shí),LQW18C并列貼裝、T字貼裝,LQM18J并列貼裝時(shí)的耦合系數(shù)的差異如圖7所示。LQW18C并列貼裝時(shí),電感器間緊密結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)LQW18C的T字型貼裝時(shí)和LQM18J并列貼裝時(shí),電感器間不耦合的狀態(tài)。
圖6 電感器貼裝時(shí)的要點(diǎn)
圖7 并列•T字貼裝時(shí)的電感器間的耦合
四、結(jié)語(yǔ)
NFC電路中電感器作為匹配用,電感值的狹窄偏差規(guī)格、大振幅電流通電時(shí)的電感值的穩(wěn)定性、高密度貼裝要求具有與外部的電磁耦合對(duì)策的特性。多層型電感器LQM18J系列是具備這些條件的小型電感器,是能夠推薦用于NFC 的電感器。
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