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TDK面向NFC電路的總體解決方案

發(fā)布時間:2020-12-11 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】NFC是Near Field Communication(近場通信)的簡稱,是一種近距離無線通信。本期推文將為各位介紹用于NFC電路中的各個主要零部件 (NFC天線、磁性薄膜、LC濾波器用電感器、單端電路用巴倫、雙電層電容器(EDLC/超級電容器))。
 
將兩個支持NFC的設(shè)備互相靠近,可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、認(rèn)證,這項功能近年來正在急速搭載到智能手機(jī)上。另外,在智能手表等可穿戴終端等周邊設(shè)備上的搭載也在擴(kuò)大。除了多用于無現(xiàn)金結(jié)算、與周邊設(shè)備的連接認(rèn)證等場合外,還期待其能為實現(xiàn)無接觸式社會提供更多的用途。
 
本期推文將為各位介紹用于NFC電路中的各個主要零部件 (NFC天線、磁性薄膜、LC濾波器用電感器、單端電路用巴倫、雙電層電容器(EDLC/超級電容器))。
 
NFC電路中使用的主要零部件
 
下圖1(a)展示了NFC電路中使用的電路。NFC的通信通過電磁感應(yīng)動作,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。
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
圖1(a) 差分模式
 
另一方面,如圖1(b)所示,有時也連接到單端天線上。在這種方式下,為了將單端的信號轉(zhuǎn)換成差分模式,需要使用巴倫來進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
圖1(b) 單端模式
 
關(guān)于NFC天線和磁性薄膜
 
NFC的通信采用電磁感應(yīng)方式,用天線接收來自讀寫器的載波后,通過IC芯片進(jìn)行信息處理(圖2a)。這個天線搭載在智能手機(jī)等電子設(shè)備上時,天線附近可能有金屬。
 
在這種情況下,由于在金屬內(nèi)會流過感應(yīng)電流,產(chǎn)生與讀寫器產(chǎn)生的磁場相反的磁場,所以與來自載波的磁場相互抵消,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,因其高導(dǎo)磁率,具有屏蔽讀寫器產(chǎn)生的磁場的效果。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。
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
圖2 NFC天線旁邊的金屬和通信狀態(tài)
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
表1 NFC天線和磁性薄膜
 
關(guān)于NFC LC濾波器用電感
 
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,對于TDK 的MLF/MLJ系列,每一個都以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,并且在流過電流時也要求保持低Rac。
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
表2 NFC LC濾波器用電感器
 
TDK在MLJ-W系列中實現(xiàn)了低Rac,并且在新產(chǎn)品MLJ-H系列中實現(xiàn)了施加大電流時的低Rac。如圖3所示,在大電流領(lǐng)域中,MLJ1005H的Rac 被抑制得很低。而另一方面,在低電流領(lǐng)域中MLJ1005W 的Rac較低,因此可以根據(jù)實際使用的電流值來選擇產(chǎn)品。
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
圖3 交流電阻vs.正弦電流 @13.56MHz
 
關(guān)于NFC單端電路用巴倫
 
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,可以通過改變兩個線圈的圈數(shù)比來轉(zhuǎn)換阻抗。面向NFC電路時,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TDK獨有的技術(shù),實現(xiàn)了產(chǎn)品的低背、小型化。
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
TDK面向NFC電路的總體解決方案
 
關(guān)于智能卡用雙層電容器(EDLC/超級電容器)
 
利用NFC的非接觸型IC卡,最適合薄型雙電層電容器(EDLC/超級電容器)。
 
除了能快速儲存改寫電子紙顯示屏所需的能量,與鋰離子電池等相比,其優(yōu)點在于它是安全性很高的蓄電設(shè)備。
 
TDK面向NFC電路的總體解決方案
圖4 無電池的下一代智能卡的構(gòu)成示例
 
 
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