【干货】NFC用电感器的选择及使用方法要点

近年来，在手机、平板电脑等小型移动设备中搭载NFC功能的产品越来越多。NFC是近距离无线通信（Near Field Communication）的略称。这是一种利用频率13.56MHz的磁场，通过靠近专门的读/写以及搭载设备，实现简单通信的功能（图1）。

NFC用电感器有LQW18C系列（绕线型）和LQM18J系列（多层型）。LQM18J系列是适合NFC搭载设备实现电气特性的新产品。

图1：NFC使用

NFC电路中电感器的使用

近距离无线通信广义上是指蓝牙、Zigbee等到达距离短的无线通信，在此是指Near Field Communication的略称NFC通信。近年来，随着智能手机、平板电脑等小型移动设备中NFC对应功能的增加，预计今后这样的需求将不断增加。

NFC天线和控制IC间的代表性电路的概略图如图2所示。LC滤波器由NFC天线和控制IC间的低带通滤波器组成。这个LC滤波器通过截断高频插入，只让NFC的工作频率13.56MHz的信号有效传播。

NFC电路设计时，需要如图2电路所示使用电感器进行阻抗匹配。上述LC滤波器对阻抗匹配有影响，所以要求电感器的电感值狭窄偏差值范围在（+/-5%以内）。

图2：NFC电路概略图

NFC用电感器的选择要点

NFC用电感器中有13.56MHz的大振幅电流流入。因此，和普通匹配用电感器的选择要点有所不同。在此说明NFC电路的特征和电感器选择要点。

以往的NFC控制IC以通信时输出比较小的IC为主流。但是要安装在移动设备上，NFC天线要进一步小型化，若电流振幅仍然很小的话，NFC通信功能会降低。因此，为了实现高NFC通信功能，通信时输出大的IC应用得越来越广泛。在选择NFC用电感器时，非常重要的一点是即使电流振幅很高，电感值也不发生变化。

LQW18CNR16J00（绕线型）、LQM18JNR16J00（多层型：新）和LQB18NNR22J10（多层型：旧）的电感器的电流振幅依存性如图3所示。NFC通信时，具有约100~700mApp电流振幅的交流电流流入电感器。LQB18N在400mApp时约变成2倍的电感值，而LQW18C和LQM18J实现了即使是超过1App，电感值也不会发生变化的特性。

LQM18J不仅在通电时电感值不发生变化，而且具有良好的NFC通信性能。如图4所示，它通过了NFC论坛（制定NFC标准规格和常用规格的业界团体）的通信功能测量点（红色点检测）的通信功能测试。LQW18C和LQM18J的通信功能检测结果如图5所示。在此试验中，4.1V线是合格标准，可以说电压越高，NFC通信功能越好。LQM18J能够确保与LQW18C具有同等NFC通信功能。

图3：LQW18C、LQM18J、LQB18N相对于电流振幅的电感值的变化率比较
图4：NFC论坛标准的通信功能测量系统中的测量点
图5：LQW18C和LQM18J的通信功能测量结果

NFC用电感器贴装时的要点

伴随着智能手机等移动设备的高机能化，电子元件的贴装密度不断上升。因为LQW18C是开磁路构造，所以磁通量会向元件周围泄漏，高密度贴装时，磁通量会干扰电感器，特性有可能发生变化。因此有必要以T字形安装电感器，从而互相之间不受电磁干扰（图6）。

新研发的LQM18J是电磁屏蔽构造，电磁不会泄漏在元件周围。因此，高密度贴装时可进行并列贴装，能够减少贴装空间（图6）。

当电感器间距离为200um时，LQW18C并列贴装、T字贴装，LQM18J并列贴装时的耦合系数的差异如图7所示。当两个LQW18C并列贴装时，它们之间强烈耦合；当两个LQW18C以T字型贴装或者两个LQM18J并列贴装时，它们之间不耦合。

图6：电感器贴装时的要点
图7：并列和T字贴装时的电感器间的耦合

结语

NFC电路中电感器的作用是阻抗匹配，电感值的狭窄偏差规格、大振幅电流通电时的电感值的稳定性非常重要，在高密度贴装时要求具有与外部电磁耦合特性匹配。多层型电感器LQM18J系列是具备这些条件的小型电感器，是能够推荐用于NFC的电感器。

本文转载自：村田
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