TDK面向NFC电路的总体解决方案-EDA365

【导读】NFC是Near Field Communication(近场通信)的简称，是一种近距离无线通信。本期推文将为各位介绍用于NFC电路中的各个主要零部件 (NFC天线、磁性薄膜、LC滤波器用电感器、单端电路用巴伦、双电层电容器(EDLC/超级电容器))。

将两个支持NFC的设备互相靠近，可以进行数据通信、认证，这项功能近年来正在急速搭载到智能手机上。另外，在智能手表等可穿戴终端等周边设备上的搭载也在扩大。除了多用于无现金结算、与周边设备的连接认证等场合外，还期待其能为实现无接触式社会提供更多的用途。

本期推文将为各位介绍用于NFC电路中的各个主要零部件 (NFC天线、磁性薄膜、LC滤波器用电感器、单端电路用巴伦、双电层电容器(EDLC/超级电容器))。

NFC电路中使用的主要零部件

下图1(a)展示了NFC电路中使用的电路。NFC的通信通过电磁感应动作，所以一般使用环形天线。天线和NFC的控制器IC之间插入由天线匹配电路、电感器和电容器构成的LC滤波器。

图1(a)　差分模式

另一方面，如图1(b)所示，有时也连接到单端天线上。在这种方式下，为了将单端的信号转换成差分模式，需要使用巴伦来进行模式转换。

图1(b)　单端模式

关于NFC天线和磁性薄膜

NFC的通信采用电磁感应方式，用天线接收来自读写器的载波后，通过IC芯片进行信息处理(图2a)。这个天线搭载在智能手机等电子设备上时，天线附近可能有金属。

在这种情况下，由于在金属内会流过感应电流，产生与读写器产生的磁场相反的磁场，所以与来自载波的磁场相互抵消，通信距离变短，或不能通信(图2b)。

另一方面，如图2c所示，线圈和金属之间存在磁体时，因其高导磁率，具有屏蔽读写器产生的磁场的效果。这样就可以抑制金属内产生感应电流，从而保持良好的通信状态。

TDK提供在天线和金属之间粘贴的磁性薄膜，以及将磁性薄膜和天线作为一体的天线单元。

图2　NFC天线旁边的金属和通信状态

表1 NFC天线和磁性薄膜

关于NFC LC滤波器用电感

关于LC滤波器用电感器，为了减小与天线的阻抗失配造成的损失，需要窄公差。

如表2所示，对于TDK 的MLF/MLJ系列，每一个都以J公差（±5%）备齐了产品系列。另外，为了防止天线输出降低，抑制通信频率13.56MHz的电感器损失非常重要。因此，交流电阻（Rac）被抑制得很低，并且在流过电流时也要求保持低Rac。

表2　NFC LC滤波器用电感器

TDK在MLJ-W系列中实现了低Rac，并且在新产品MLJ-H系列中实现了施加大电流时的低Rac。如图3所示，在大电流领域中，MLJ1005H的Rac 被抑制得很低。而另一方面，在低电流领域中MLJ1005W 的Rac较低，因此可以根据实际使用的电流值来选择产品。

图3　交流电阻vs.正弦电流 @13.56MHz

关于NFC单端电路用巴伦

巴伦（Balun）是指用于转换平衡电路（Balance）和非平衡电路（Unbalance）的元件，可以通过改变两个线圈的圈数比来转换阻抗。面向NFC电路时，多按1:1的圈数比使用，减少13.56MHz频带的插入损失。另外，通过TDK独有的技术，实现了产品的低背、小型化。

关于智能卡用双层电容器（EDLC/超级电容器）

利用NFC的非接触型IC卡，最适合薄型双电层电容器(EDLC/超级电容器)。

除了能快速储存改写电子纸显示屏所需的能量，与锂离子电池等相比，其优点在于它是安全性很高的蓄电设备。

图4　无电池的下一代智能卡的构成示例