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En la revisión del diseño de la antena nfc, la permeabilidad magnética del aislador se trata generalmente como un parámetro "cuanto más alto, mejor". Pero en el punto de frecuencia de 13,56 mhz, Esta intuición falla.
Una placa magnética de carga inalámbrica con un excelente rendimiento a 100 kHz puede no funcionar en absoluto en la escena nfc. La razón no es que su mu 'no sea lo suficientemente alto, sino que su mu "es demasiado alto. El Alto "mu" significa que el propio material consume mucha energía en el campo magnético alternativo, y el flujo magnético irradiado por la antena es absorbido por el imán en forma de calor antes de llegar al lector de tarjetas. Al mismo tiempo, la presencia de mu "cambiará las condiciones de resonancia de la inducción equivalente de la antena, haciendo que el circuito lc, que ya estaba afinado a 13,56 mhz, se desvíe del punto de frecuencia de trabajo.
Por lo tanto, el problema central de ingeniería de los separadores magnéticos NFC se puede resumir de la siguiente manera: encontrar una ventana desacoplable entre un mu 'lo suficientemente alto y un mu "lo suficientemente bajo.
Sensibilidad a la pérdida de 13,56 mhz: por qué el "valor absoluto" de mu "es más importante que la relación
En las bandas de baja frecuencia (como 110 - 205 kHz de qi), los ingenieros suelen evaluar el nivel de pérdida del material con un ángulo de pérdida de corte tan Delta = mu "/ mu 'de longitud. La relación es lo suficientemente baja como para considerar que la pérdida es aceptable. Pero a 13,56 mhz, este hábito necesita ser ajustado.
La intensidad del campo magnético de la antena NFC es débil en sí misma. Cuando el campo magnético generado por el Lector de tarjetas llega al teléfono móvil a través de la atenuación espacial, la energía disponible para estimular la resonancia de la antena NFC ya es muy limitada. Si la "mu" de la placa magnética es alta en términos absolutos, incluso si la relación tan Delta no parece alta, la energía del campo magnético absorbida por el material sigue siendo suficiente para acortar significativamente la distancia de comunicación. Una patente dirigida a las pastillas magnéticas NFC aclara que las pastillas de blindaje adecuadas para 13,56 MHz requieren que tan Delta no supere los 0,05 en un rango de 100 a 250 micras. La serie ifq06 de tdk, por su parte, controla mu "a un nivel de aproximadamente 2, mu 'es de 56, lo que corresponde a un factor de calidad q = mu' / mu" de aproximadamente 28.
El significado de la ingeniería aquí es que la selección de los separadores magnéticos NFC debe basarse en el valor absoluto de mu "como el primer tamiz, no en el nivel de mu 'como punto de partida. Un esquema nanocristalino de mu '= 500 pero mu' = 50 puede no tener un rendimiento real tan bueno como las láminas magnéticas delgadas de mu '= 56 pero mu' = 2 en la banda nfc. Mu "= 50 significa que hay una gran cantidad de energía disipada por el material por ciclo, y el sistema NFC no tiene un presupuesto de potencia suficiente para soportar esta disipación.
¿¿ de dónde viene la ventaja de pérdida de ferritas en la banda nfc?
Las ferritas mnzinc y nizinc dominan en los separadores magnéticos nfc, la razón fundamental no es lo alto que son sus mu 'sino que su resistencia es lo suficientemente alta como para que la pérdida de vórtice pueda ser ignorada a 13,56 mhz.
La resistencia eléctrica de las ferritas suele estar por encima de la magnitud de 10 ° Omega · cm. la corriente de vórtice inducida por el campo magnético alternativo en el interior del material es extremadamente pequeña. la fuente principal de mu "es la pérdida de estancamiento magnético y la pérdida residual, no la pérdida de vórtice. Esto permite que la ferrita alcance un nivel de mu 'en el rango de 100 - 250 y tan Delta por debajo de 0,05 a 13,56 mhz. Para las antenas nfc, esta combinación significa que el material proporciona suficiente capacidad de guía de flujo magnético sin introducir una atenuación significativa en la ruta de la señal.
Pero el límite superior de mu 'de la ferrita también proviene del mismo conjunto de restricciones físicas. La inducción magnética saturada BS de las ferritas es de solo 0,4 - 0,5 t, y mu 'generalmente no supera los 250 a 13,56 mhz. Si la antena NFC necesita una mayor capacidad de convergencia de flujo magnético para mejorar el rango de lectura, el mu 'de la ferrita se ha acercado al límite superior de su sistema de materiales. Este es el límite estructural de la ferrita en el escenario nfc: la pérdida es controlable, pero el espacio de regulación de mu 'es limitado.
La premisa para que los nanocristales entren en la escena nfc: primero presione la pérdida de vórtice
El mu 'del material nanocristalino puede ser mucho más alto que el nivel de la ferrita, pero su resistencia es extremadamente baja (unos 130 muohm · cm), y si no se trata a 13,56 mhz, la pérdida de vórtice se convertirá en el elemento dominante de mu ". Una patente sobre el aislamiento magnético de los módulos NFC señala que las tiras nanocristalinas son propensas a producir grandes pérdidas de vórtice a frecuencias de trabajo de media y alta frecuencia de nfc, lo que afecta el uso normal de los módulos nfc.
Por lo tanto, la premisa para que los nanocristales entren en la escena NFC no es que "mu 'sea lo suficientemente alto", sino que "la pérdida de vórtice se presiona primero a un nivel lo suficientemente bajo". Los medios de ingeniería incluyen el tratamiento de campo magnético roto, que divide las tiras continuas en pequeños fragmentos aislados entre sí y corta el camino cerrado del vórtice en una gran área. La resistencia de la brecha de aire entre los fragmentos es mucho mayor que la de la propia aleación, y el vórtice solo puede formar un pequeño circuito dentro de un solo fragmento, por lo que mu "disminuye.
Sin embargo, si bien el campo magnético roto reduce la pérdida de vórtice, también cambia el mu 'efectivo. La brecha de fragmentos constituye una brecha de aire equivalente en el circuito magnético, y la línea de fuerza magnética aumenta la resistencia magnética cuando "salta" entre fragmentos. El mu 'efectivo de las pastillas de aislamiento magnético nanocristalinas terminadas suele caer en el rango de 150 a 2000, muy por debajo de la permeabilidad magnética inicial de la tira. Para los escenarios nfc, los ingenieros necesitan emparejar entre los parámetros magnéticos rotos (tamaño de los fragmentos, modo de llenado de brecha) y el objetivo mu 's: los fragmentos son demasiado pequeños, la pérdida de mu' es demasiado grande y la capacidad de convergencia del campo magnético es insuficiente; Los escombros son demasiado grandes, la ruta del vórtice no se ha cortado completamente y mu "sigue siendo alta.
Qi compartido con nfc: la superposición de gradientes resuelve precisamente el problema de la "demanda opuesta en ambos lados"
Cuando NFC y la carga inalámbrica comparten una placa magnética, la contradicción es la más aguda. El extremo de carga inalámbrica espera que el lado de la placa magnética frente a la bobina sea lo más alto posible para restringir el flujo magnético y reducir las fugas de flujo magnético; Sin embargo, la antena NFC necesita que la superficie de contacto mu 'se mantenga en un nivel moderado para evitar que el efecto de carga aumente excesivamente la inducción de la antena y la frecuencia de resonancia se desvíe de 13,56 mhz.
La estructura apilada de permeabilidad gradiente es la vía principal de ingeniería para hacer frente a esta contradicción. El esquema revelado en la literatura de patentes es que la placa de blindaje está formada por al menos dos capas superpuestas, y la conductividad magnética aumenta de un lado cerca de la antena NFC a un lado lejos de la antena NFC en una proporción del 8% - 40%. La capa baja de mu 'cerca de la antena NFC reduce la sensibilidad de la antena a la carga de materiales magnéticos y evita el desajuste; La capa alta de mu 'lejos de la antena NFC asume la función de guía de flujo magnético para garantizar la eficiencia de la carga inalámbrica. Este diseño asigna las dos necesidades "amigables con nfc" y "eficientes en la carga" a diferentes capas físicas, en lugar de forzar un compromiso en la misma capa de material.
Para los equipos que conservan la estructura de atracción magnética, la situación será más complicada. El propio imán cambiará localmente la distribución del campo magnético, y el comportamiento de saturación local y la distribución de mu 'cerca del imán deben verificarse por separado, en lugar de reemplazarse por el promedio de mu' sin imán.
Juicio sobre la selección de separadores magnéticos NFC a partir de Mu "
Para la selección de separadores magnéticos en escenarios nfc, la idea tradicional de "ver el nivel de mu 'debe ajustarse a la lógica de juicio basada en la pérdida.
Primero, con mu "y tan Delta a 13,56 MHz como primera condición de selección
Se requiere que los proveedores proporcionen datos de mu ', mu "y tan Delta en el punto de frecuencia objetivo, en lugar de proporcionar solo permeabilidad magnética de baja frecuencia (como 100 khz). Para las aplicaciones nfc, el valor absoluto de mu "determina directamente el grado de atenuación de la señal. El límite de referencia es que tan Delta no debe exceder de 0,05, y el valor absoluto de mu "debe coincidir con el presupuesto de potencia del sistema nfc. Un esquema de mu '= 200 y mu "= 4 puede ser mejor que el esquema de mu' = 500 y mu" = 40 en atenuación de señal.
En segundo lugar, distinguir entre "tira mu 'y" producto terminado mu' efectivo "
El μ 'inicial de la placa magnética de separación nanocristalina puede ser tan alto como decenas de miles, pero el μ' efectivo del producto terminado después de romper el magnetismo y laminar suele ser solo 150 - 2000. El diseño inductor de la antena NFC se basa en el efecto de carga real después de que el producto terminado se adhiere a antenna, no en el valor inicial de la tira. Al seleccionar el modelo, se debe exigir al proveedor que proporcione datos sobre el Estado del producto terminado y los cambios efectivos en los valores de mu 'y q después de ajustarse a la estructura de la antena nfc.
En tercer lugar, en el escenario compartido Qi / nfc, se confirma si la distribución de mu 'de la pila de gradiente es personalizable.
Diferentes dispositivos tienen diferentes prioridades para la distancia de lectura y la eficiencia de carga de nfc. El pago móvil requiere una mayor estabilidad del rango de lectura de NFC y requiere un lado de antena más bajo; La carga de alta potencia requiere una contribución más fuerte de alta capa de mu '. Al seleccionar el modelo, se debe confirmar si el proveedor apoya la personalización del gradiente de permeabilidad laminada y si el rango ajustable cubre las necesidades del objetivo.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La placa magnética de aislamiento NFC cubre dos rutas: la placa compuesta de ferrita y la placa compuesta de nanocristales. Las láminas compuestas de ferrita pueden lograr mu '≥ 120 a 13,56 MHz a un espesor de 0,1 mm, teniendo en cuenta el tipo delgado y la permeabilidad magnética; Las láminas compuestas de nanocristales pueden alcanzar más de 500 mu 'a un espesor de 0,05 mm, controlando la pérdida de vórtice a través del proceso de trituración magnética, que es adecuado para modelos insignia sensibles al espacio y con altos requisitos de distancia de lectura.
El producto admite la personalización de la estructura apilada de permeabilidad gradiente para escenarios compartidos entre NFC y carga inalámbrica. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.