面向NFC電路的總體解決方案

NFC是Near Field Communication(近場(chǎng)通信)的縮寫(xiě)，是一種近距離無(wú)線通訊技術(shù)。

對(duì)于搭載NFC技術(shù)的設(shè)備而言，彼此之間相互靠近即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和身份驗(yàn)證。近年來(lái)，該技術(shù)被廣泛集成到智能手機(jī)中，并且增長(zhǎng)勢(shì)頭很快。

此外，其應(yīng)用范圍還擴(kuò)展到各種可穿戴設(shè)備，比如智能手表等外圍設(shè)備。

NFC不僅適用于無(wú)現(xiàn)金支付以及與外圍設(shè)備連接的身份驗(yàn)證，還非常適合各種可促進(jìn)無(wú)接觸社會(huì)的潛在應(yīng)用。

本文將介紹NFC電路中使用的主要元件(NFC天線、磁性片、用于 LC濾波器的電感器和用于單端電路的換衡器)。

NFC電路中用到的主要元件

圖1(a)差分模式

圖1(a)是NFC電路中使用的電路。

NFC的通信通過(guò)電磁感應(yīng)動(dòng)作，所以一般使用環(huán)形天線。

天線和NFC的控制器IC之間插入由天線匹配電路、電感器和電容器構(gòu)成的LC濾波器。

另一方面，如圖1(b)所示，有時(shí)也連接到單端天線上。在這種方式下，為了將單端的信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分模式，需要使用巴倫來(lái)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。

圖1(b)單端模式

NFC天線和磁性片

NFC的通信采用電磁感應(yīng)方式，用天線接收來(lái)自讀寫(xiě)器的載波后，通過(guò)IC芯片進(jìn)行信息處理(圖2a)。

這個(gè)天線搭載在智能手機(jī)等電子設(shè)備上時(shí)，天線附近可能有金屬。

在這種情況下，由于在金屬內(nèi)會(huì)流過(guò)感應(yīng)電流，產(chǎn)生與讀寫(xiě)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)，所以與來(lái)自載波的磁場(chǎng)相互抵消，通信距離變短，或不能通信(圖2b)。

另一方面，如圖2c所示，線圈和金屬之間存在磁體時(shí)，因其高導(dǎo)磁率，具有屏蔽讀寫(xiě)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)的效果。這樣就可以抑制金屬內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而保持良好的通信狀態(tài)。

TDK提供在天線和金屬之間粘貼的磁性薄膜，以及將磁性薄膜和天線作為一體的天線單元。

表1 NFC天線和磁性薄膜

圖2NFC天線旁邊的金屬和通信狀態(tài)

關(guān)于NFC LC濾波器用電感器

關(guān)于LC濾波器用電感器，為了減小與天線的阻抗失配造成的損失，需要窄公差。

如表2所示，對(duì)于TDK 的MLF/MLJ系列，每一個(gè)都以J公差(±5%)備齊了產(chǎn)品系列。

另外，為了防止天線輸出降低，抑制通信頻率13.56MHz的電感器損失非常重要。

因此，交流電阻(Rac)被抑制得很低，并且，在流過(guò)電流時(shí)也要求保持低Rac。

TDK在MLJ-W系列中實(shí)現(xiàn)了低Rac，并且在新產(chǎn)品MLJ-H系列中實(shí)現(xiàn)了施加大電流時(shí)的低Rac。

如圖3所示，在大電流領(lǐng)域中，MLJ1005H的Rac 被抑制得很低。

另一方面，在低電流領(lǐng)域中MLJ1005W 的Rac較低，因此可以根據(jù)實(shí)際使用的電流值來(lái)選擇產(chǎn)品。

表2NFC LC濾波器用電感器

圖3交流電阻vs.正弦電流 @13.56MHz

用于NFC單端電路的換衡器

巴倫(Balun)是指用于轉(zhuǎn)換平衡電路(Balance)和非平衡電路(Unbalance)的元件，可以通過(guò)改變兩個(gè)線圈的圈數(shù)比來(lái)轉(zhuǎn)換阻抗。

面向NFC電路時(shí)，多按1:1的圈數(shù)比使用，減少13.56MHz頻帶的插入損失。

另外，通過(guò)TDK獨(dú)有的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的低背、小型化。

表3NFC單端電路用巴倫