面向NFC电路的总体解决方案

NFC是Near Field Communication(近场通信)的缩写，是一种近距离无线通讯技术。

对于搭载NFC技术的设备而言，彼此之间相互靠近即可实现数据通信和身份验证。近年来，该技术被广泛集成到智能手机中，并且增长势头很快。

此外，其应用范围还扩展到各种可穿戴设备，比如智能手表等外围设备。

NFC不仅适用于无现金支付以及与外围设备连接的身份验证，还非常适合各种可促进无接触社会的潜在应用。

本文将介绍NFC电路中使用的主要元件(NFC天线、磁性片、用于 LC滤波器的电感器和用于单端电路的换衡器)。

NFC电路中用到的主要元件

图1(a)　差分模式

图1(a)是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。

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

NFC天线和磁性片

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。

表1 NFC天线和磁性薄膜

	NFC天线 (薄型)	集成 NFC 天线	NFC天线 (WPC Rx 一体型)	NFC磁片
系列	MCS series 正在开发	WCT series	WR series	IFL/IFQ/IBQ/WCF/IFW series
特点	通过将天线线圈嵌入磁性片中， 我们实现了厚度小于100um	与非接触充电线圈集成， 有助于节省空间	与电磁感应式非接触供电线圈一体化， 最适合搭载到移动设备上	在13.56MHz高导磁率、 低磁力损失

图2　NFC天线旁边的金属和通信状态

关于NFC LC滤波器用电感器

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。

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。

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。

表2　NFC LC滤波器用电感器

系列	MLF1608D MLF1005V	MLJ1608W MLJ1005W	MLJ1005H新产品
类型	标准	大电流 低损失	超大电流 超低损失
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
电流 [mA]	70 – 200 (1608 size) 120 – 180 (1005 size)	400 – 800 (1608 size) 250 – 550 (1005 size)	480 - 950

图3　交流电阻vs.正弦电流 @13.56MHz

用于NFC单端电路的换衡器

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。

表3　NFC单端电路用巴伦

系列	ATB16106HD-15011-T10
尺寸 [mm]	1610
高 [mm]	0.65 max
UB/B [ohm]	15:15
额定电流 [mA]	AC 400mA RMS
特点	最适合NFC用　小型低背型