適合NFC應(yīng)用的電感，怎么選型？如何貼裝？

近年來，在手機(jī)、平板電腦等小型移動設(shè)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(shè)備，能夠簡單通信的功能。NFC的通信距離10cm左右。

什么是近距離無線通信(NFC)?

NFC天線和控制IC間的代表性電路的概略圖如下圖所示：

NFC電路概略圖

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(gè)LC濾波器通過截?cái)喔哳l插入，只使NFC的工作頻率13.56MHz的信號有效傳播。

NFC電路設(shè)計(jì)時(shí)電路中使用電感器進(jìn)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))。

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NFC用電感器的選擇要點(diǎn)

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(diǎn)有所不同。 在此說明NFC電路的特征和電感器選擇要點(diǎn)。

以往的NFC控制IC以通信時(shí)輸出比較小的IC為主流。但是要安裝在移動設(shè)備上，NFC用天線要進(jìn)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(shí)現(xiàn)高NFC通信功能，要不斷增加通信時(shí)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。

我們對比了村田的三款電感器。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下圖所示。NFC通信時(shí)，具有約100~700mApp電流振幅的交流電流流入電感器。LQB18N在400mApp時(shí)約變成2倍的電感值，而LQW18C和LQM18J實(shí)現(xiàn)了即使是超過1App，電感值也不會發(fā)生變化的特性。

LQW18C、LQM18J、LQB18N相對于電流振幅的電感值的變化率比較

LQM18J不僅在通電時(shí)電感值不發(fā)生變化，而且顯示出良好的NFC通信性能。如下圖所示，通過NFC論壇（制定NFC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格?常用規(guī)格的業(yè)界團(tuán)體）的通信功能試驗(yàn)的測量點(diǎn)中的紅色點(diǎn)檢測通信功能。

NFC論壇標(biāo)準(zhǔn)的通信功能測量系統(tǒng)中的測量點(diǎn)

LQW18C和LQM18J的通信功能檢測結(jié)果如下圖所示。在此試驗(yàn)中4.1V線是合格標(biāo)準(zhǔn)，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。

LQW18C和LQM18J的通信功能測量結(jié)果

NFC用電感器貼裝時(shí)的要點(diǎn)

NFC用電感器貼裝時(shí)的注意事項(xiàng)是電感器間的耦合。

伴隨著智能手機(jī)等移動設(shè)備的高機(jī)能化，電子元件的貼裝密度不斷上升。NFC用電感器必須在2個(gè)組件上使用，一旦使用沒有套芯的繞線型電感器等無電磁屏蔽構(gòu)造的電感器時(shí)，各個(gè)線圈產(chǎn)生的電磁互相干擾，電感器性能可能發(fā)生變化，信號可能不穩(wěn)定。因此，使用沒有電磁屏蔽的電感器時(shí)，必須有足夠的間隔進(jìn)行貼裝使彼此沒有干擾。

因?yàn)長QW18C是開磁路構(gòu)造，所以磁通量會向元件周圍泄漏，高密度貼裝時(shí)，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。（下圖）

電感器貼裝時(shí)的要點(diǎn)

一方面，使用具有電磁屏蔽的多層鐵氧體型電感器時(shí)，大部分磁通量被屏蔽在元件內(nèi)部，所以很難干擾外部，即使是更小的間隔進(jìn)行貼裝也不會發(fā)生干擾問題。因此，需要高密度貼裝時(shí)，使用像LQM18JN系列的電磁屏蔽型的電感器是非常合適的。新研發(fā)的LQM18J是電磁屏蔽構(gòu)造，電磁不會泄漏在元件周圍。因此，高密度貼裝時(shí)可進(jìn)行并列貼裝，能夠減少貼裝空間。

事實(shí)上電感器間距離為200um時(shí)，LQW18C并列貼裝、T字貼裝，LQM18J并列貼裝時(shí)的耦合系數(shù)的差異如下圖所示。LQW18C并列貼裝時(shí)，電感器間緊密結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)LQW18C的T字型貼裝時(shí)和LQM18J并列貼裝時(shí)，電感器間不耦合的狀態(tài)。

并列?T字貼裝時(shí)的電感器間的耦合

結(jié) 論

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(shí)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。