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通过采用新铁氧体材料实现面向NFC电路的最佳特性
来源:华体会携手沃尔夫斯堡版    发布时间:2024-02-25 11:26:20

  依靠自十几年前研究至今的功能,近几年NFC在全球范围内得到了快速普及。在日本国内,卡的普及已达到了很高的水平,这也是NFC功能的一部分。今后,预计在全球范围内,运用NFC功能的各种用途将会得到进一步的扩大,NFC搭载设备也将进一步增加。

  图1所示为NFC代表性电路的概略图。其结构为,在天线与控制IC之间插入由线圈及电容器构成的LC滤波电路。

  由于其对阻抗匹配也会产生一定的影响,因此就需要线圈电感与电容器静电容量之间的偏差较小,同时线圈中要求窄公差(电感值±5%以内)以及在进行回流炉、电流通电时也能保持稳定特性。同时,还要求在通信频带为13.56MHz时保持较低的损耗(损失),因此也需要High-Q。为此,TDK全新开发了能够匹配这些要求特性的积层铁氧体线系列是能够很好的满足NFC电路所要求特性,实现最佳设计的线MHz左右以下可保持High-Q,因此能够在

  线中发挥低损失效果,并可大幅改善直流重叠特性,因此也可用于电源线对策中。以下针对大幅超越现有商品的MLJ1608系列的优异特性进行介绍。图1NFC的概略电路图

  在通信时,NFC电路中会流过交流信号,但铁氧体线圈中流过交流信号时会发生涡流损耗、磁滞损耗、剩余损耗等磁芯损耗(磁芯损失)。正常的情况下,铁氧体材料特性以B-H曲线予以表示,交流电流振幅范围中将会发生称为小磁滞回线的小型B-H曲线。该小磁滞回线的大小将关系到磁芯损失。如图2所示,现有铁氧体材料中,剩余磁通密度较大,因此小磁滞回线也较大。而新开发的铁氧体材料中,剩余磁通密度较小,因此小磁滞回线亦较小。MLJ系列利用该低损耗铁氧体材料,大幅度减少磁芯损失,实现优于现有MLF系列及绕组线圈产品的低损失特性(图3)。低损失特性将帮助提

  信特性,降低耗电量。图2现有铁氧体材料与低损耗铁氧体材料的B-H曲线的比较(模型图)

  以往NFC用控制IC以通信时仅需要少量电流的IC为主,因此在线系列则作为参考线圈使用。然而,近年来,同时具备无线LAN及Bluetooth功能、在通信时需要大电流的IC也持续不断的增加,因此MLF1608系列的额定电流渐渐无法得以满足。

  MLJ系列中使用了全新开发的可支持低损耗大电流的铁氧体材料。该铁氧体材料与以往MLF系列中使用的材料保持了同等性能,同时将直流重叠特性改善了2倍以上。通过该特性改善,MLJ1608系列实现了超越大一个尺寸的MLF2012形状产品的额定电流。

  因此,在NFC电流中,通信时的交流电流约为100mA~300mA左右,而该电流范围中表现出了与绕组型线系列的直流重叠特性比较

  由于NFC在13.56MHz的频率下进行通信,因此在该频带中宜使用High-Q的线圈。正常的情况下,Q特性如商品目录记载所示,在额定电流内使用不会发生问题。然而,由于NFC电路中最大会流过300mA左右的电流,则使用普通信号系积层铁氧体线圈时将会使Q特性降低。因此,在NFC电路中,电流通电状态下的Q特性十分重要。如图5所示,MLJ系列即使在电流通电状态下,Q特性的降低曲线仍然十分缓慢,在流过NFC电流的电流带中,可确保超过绕组线现有产品与MLJ系列中电流通电状态下的Q特性比较

  同时,为进一步提升NFC用控制IC的性能,我们的产品阵容中新增了MLJ1005H系列,该系列使用超低损耗铁氧体材料将磁芯消耗降至极限程度。在300mA以上的电流范围内,与以往的MLJ1005系列相比具有更加好的Q特性,超越了卷线系列在电流通电状态下的Q特性对比

  为此,需要将交流电阻(Rac)控制得很小,并在电流流动时仍就保持小Rac。

  TDK在MLJ-W系列中实现了小Rac,并在新产品MLJ-H系列中实现了施加大电流时的小Rac。

  MLJ系列采用了与现有MLF系列相同的磁屏蔽结构,以此来实现了高密度封装,无需在意元件的搭载位置。

  及测试规格的行业团体)的测试中,针对3轴方向,以5mm间隔距离设置有测定点(图9中绿色的点)。图8中表示Z=5mm的横向、纵向电压比较,以及虽然偏出了NFC论坛的测定范围,但也是比较了标准标志上10mm以内电压(参考值)的结果。

  3.14V的线是在该测试中的要求电压,电压越高,则NFC的通信特性更为良好。MLJ系列此时也能确保超越绕组线圈的电压。

  因此,MLJ系列是一款适合用于拥有超过绕组线圈特性的NFC电路,且实现了最佳设计的产品。图9NFC论坛的通信特性评估方法概要

  中的应用都非常的广泛。虽然它们都是磁环电感,但是它们还是存在一些差异的,你知道它们都有哪些区别吗?

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