NFC用電感器的選擇及使用方法要點

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(chǎn)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(xiàn)電氣特性的新產(chǎn)品。

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(nèi))。

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(xiàn)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(fā)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(xiàn)了即使是超過1App，電感值也不會發(fā)生變化的特性。

LQM18J不僅在通電時電感值不發(fā)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(guī)格?常用規(guī)格的業(yè)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。

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

圖4 NFC論壇標準的通信功能測量系統(tǒng)中的測量點

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(fā)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(fā)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(shù)的差異如圖7所示。LQW18C并列貼裝時，電感器間緊密結合，能夠?qū)崿F(xiàn)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(tài)。

圖6 電感器貼裝時的要點

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(guī)格、大振幅電流通電時的電感值的穩(wěn)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。