NFC是Near Field Communication(近場通信)的簡稱,是1種近距離無線通信。
將兩個支持NFC的設備互相靠近,可以進行數據通信、認證,這項功能近年來正在急速搭載到智能手機上。
另外,在智能手表等可穿戴終端等周邊設備上的搭載也在擴大。
除了多用于無現金結算、與周邊設備的連接認證等場合外,還期待其能為實現無接觸式社會提供更多的用途。
本報導將介紹NFC電路使用的主要零部件(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電路使用的主要零部件
圖1(a)差分模式
圖1(a)是NFC電路中使用的電路。
NFC的通信通過電磁感應動作,所以一般使用環形天線。
天線和NFC的控制器IC之間插入由天線匹配電路、電感器和電容器構成的LC濾波器。
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換成差分模式,需要使用巴倫來進行模式轉換。
圖1(b)單端模式
關于NFC天線和磁性薄膜
NFC的通信采用電磁感應方式,用天線接收來自讀寫器的載波后,通過IC芯片進行信息處理(圖2a)。
這個天線搭載在智能手機等電子設備上時,天線附近可能有金屬。
在這種情況下,由于在金屬內會流過感應電流,產生與讀寫器產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,因其高導磁率,具有屏蔽讀寫器產生的磁場的效果。這樣就可以抑制金屬內產生感應電流,從而保持良好的通信狀態。
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
系列 |
NFC天線 (薄型) |
NFC天線 (WPC Rx 一體型) |
磁性薄膜 |
---|---|---|---|
P# | MCS series 正在開發 | WR series | IFL/IBF series |
產品外觀圖 |
![]() |
|||
特點 | 通過天線設計技術和磁性薄膜成型技術實現了比以往的產品更薄、更高的特性 | 與電磁感應式非接觸供電線圈一體化,最適合搭載到移動設備上 | 在13.56MHz高導磁率、低磁力損失 |
---|
圖2NFC天線旁邊的金屬和通信狀態
關于NFC LC濾波器用電感器
關于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在MLJ-W系列中實現了低Rac,并且在新產品MLJ-H系列中實現了施加大電流時的低Rac。
如圖3所示,在大電流領域中,MLJ1005H的Rac 被抑制得很低。
另一方面,在低電流領域中MLJ1005W 的Rac較低,因此可以根據實際使用的電流值來選擇產品。
表2NFC LC濾波器用電感器
系列 |
MLF1608D MLF1005V |
MLJ1608W MLJ1005W |
MLJ1005H正在開發 |
---|---|---|---|
類型 | 標準 |
大電流 低損失 |
超大電流 超低損失 |
尺寸 [mm] | 1608 / 1005 | 1608 / 1005 | 1005 |
L公差 [%] | +/- 5 | +/- 5 | +/- 5 |
L值 [uH] |
0.10 – 0.82 (1608 size) 0.10 – 0.56 (1005 size) |
0.10 – 0.56 (1608 size) 0.075 – 0.56 (1005 size) |
0.056 - 0.20 |
電流 [mA] |
70 – 200 (1608 size) 120 – 180 (1005 size) |
400 – 800 (1608 size) 250 – 550 (1005 size) |
480 - 950 |
圖3交流電阻vs.正弦電流 @13.56MHz
關于NFC單端電路用巴倫
巴倫(Balun)是指用于轉換平衡電路(Balance)和非平衡電路(Unbalance)的元件,可以通過改變兩個線圈的圈數比來轉換阻抗。
面向NFC電路時,多按1:1的圈數比使用,減少13.56MHz頻帶的插入損失。
另外,通過TDK獨有的技術,實現了產品的低背、小型化。
表3NFC單端電路用巴倫
系列 | ATB1610HD-20011-T06正在開發 |
---|---|
產品外觀圖 |
![]() |
尺寸 [mm] | 1610 |
高 [mm] | 0.65 max |
UB/B [ohm] | 20 : 20 |
額定電流 [mA] | 400mA |
特點 | 最適合NFC用小型低背型 |
關于智能卡用雙電層電容器(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,其優點在于它是安全性很高的蓄電設備。
圖4無電池的下一代智能卡的構成示例
審核編輯:彭菁
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