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技術文章—NFC用電感器的選擇及使用方法要點

2019-06-18來源: 村田制作所關鍵字:NFC

近年來在手機?平板電腦等小型移動設備中搭載NFC功能的產品越來越多。NFC是近距離無線通信(Near Field Communication)的略稱。利用頻率13.56MHz的磁場,通過靠近專門的讀/寫以及搭載設備,能夠簡單通信的功能。(圖1)

 

株式會社村田制作所提供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搭載設備的實現電氣特性的新產品。

 

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圖1 NFC使用事例

 

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、平板電腦等小型移動設備中NFC對應功能的增加,預計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LC濾波器通過截斷高頻插入,只使NFC的工作頻率13.56MHz的信號有效傳播。

 

NFC電路設計時如圖2電路所示使用電感器進行阻抗匹配,上述LC濾波器對阻抗匹配有影響,所以要求電感器的電感值狹窄偏差值范圍在(+/-5%以內)。

 

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圖2 NFC電路概略圖

 

NFC用電感器的選擇要點


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有所不同。在此說明NFC電路的特征和電感器選擇要點。

 

以往的NFC控制IC以通信時輸出比較小的IC為主流。但是要安裝在移動設備上,NFC用天線要進一步小型化,若電流振幅仍然很小的話,NFC通信功能會降低。因此,為了實現高NFC通信功能,要不斷增加通信時輸出大的IC。NFC用電感器的選擇方面,即使高電流振幅,電感值也不會發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,具有約100~700mApp電流振幅的交流電流流入電感器。LQB18N在400mApp時約變成2倍的電感值,而LQW18C和LQM18J實現了即使是超過1App,電感值也不會發生變化的特性。

 

LQM18J不僅在通電時電感值不發生變化,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標準規格?常用規格的業界團體)的通信功能試驗的測量點中的紅色點檢測通信功能。LQW18C和LQM18J的通信功能檢測結果如圖5所示。在此試驗中4.1V線是合格標準,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。

 

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圖3_LQW18C、LQM18J、LQB18N相對于電流振幅的電感值的變化率比較

 

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圖4 NFC論壇標準的通信功能測量系統中的測量點

 

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圖5 LQW18C和LQM18J的通信功能測量結果

 

NFC用電感器貼裝時的要點


伴隨著智能手機等移動設備的高機能化,電子元件的貼裝密度不斷上升。因為LQW18C是開磁路構造,所以磁通量會向元件周圍泄漏,高密度貼裝時,磁通量干擾電感器,特性有可能發生變化。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)

 

新研發的LQM18J是電磁屏蔽構造,電磁不會泄漏在元件周圍。因此,高密度貼裝時可進行并列貼裝,能夠減少貼裝空間。(圖6)

 

事實上電感器間距離為200um時,LQW18C并列貼裝、T字貼裝,LQM18J并列貼裝時的耦合系數的差異如圖7所示。LQW18C并列貼裝時,電感器間緊密結合,能夠實現LQW18C的T字型貼裝時和LQM18J并列貼裝時,電感器間不耦合的狀態。


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圖6 電感器貼裝時的要點

 

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圖7 并列?T字貼裝時的電感器間的耦合

 

結語

 

NFC電路中電感器作為匹配用,電感值的狹窄偏差規格、大振幅電流通電時的電感值的穩定性、高密度貼裝要求具有與外部的電磁耦合對策的特性。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。

 



關鍵字:NFC

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