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En la evaluación de la selección de las láminas magnéticas resistentes al metal de nfc, los ingenieros suelen presentar una especificación de material para comparar mu ', mu "y tan delta. Este conjunto de parámetros determina "cuánto flujo magnético puede guiar el material y cuánta energía consume" a 13,56 mhz. Sin embargo, al aplicar estos datos directamente a modelos específicos, una confusión común es que la misma placa magnética se recupera bien en el marco de aluminio del proyecto a, pero es casi inválida frente al almacén de baterías de acero inoxidable del proyecto B.
El problema no es el aislamiento magnético en sí, sino la diferencia de material en la placa trasera metálica. La conductividad eléctrica y la profundidad de la piel de diferentes metales a 13,56 MHz difieren en un orden de magnitud, y la intensidad y distribución del vórtice cambian, por lo que la magnitud del "campo magnético inverso" que las pastillas de aislamiento deben contrarrestar también es diferente.
Conductividad eléctrica y profundidad de la piel: dos variables determinantes de la intensidad del vórtice
La NFC funciona en una zona de acoplamiento de campo magnético de campo cercano de 13,56 mhz. La placa trasera metálica induce un vórtice en un campo magnético alternativo, y el campo magnético inverso generado por el vórtice compensa el flujo magnético emitido por el lector. La intensidad del vórtice depende de dos propiedades del material: la conductividad eléctrica y la profundidad de la piel.
La conductividad eléctrica del cobre es de unos 58 MS / m, y la profundidad de la piel a 13,56 MHz es de solo unos 17 micras; La conductividad eléctrica del aluminio es de aproximadamente 37,7 MS / M y la profundidad de la piel es de aproximadamente 22 micras. Ambos son buenos conductores, la altura del vórtice se concentra en la superficie metálica, el campo magnético inverso es fuerte y el "nivel de impacto" en NFC se clasifica como severo (grave). La conductividad eléctrica del acero inoxidable (304) es de aproximadamente 1,4 MS / m, la profundidad de la piel es de aproximadamente 113 micras, la densidad de vórtice es baja y el nivel de influencia es alto (alto) en lugar de severo.
Esto significa que frente a la placa trasera de cobre o aluminio, la placa magnética se enfrenta a una "fuente de vórtice fuerte", que requiere un mu 'lo suficientemente alto como para sacar la línea magnética de la superficie metálica, mientras que un mu "extremadamente bajo es necesario para evitar consumir la energía ya limitada de la antena NFC durante el proceso de Guía. Por su parte, frente a la placa trasera de acero inoxidable, la intensidad del vórtice en sí es baja y el valor absoluto de mu 'necesario para el aislamiento magnético se puede reducir adecuadamente, pero los requisitos de control de la pérdida no se relajan - porque el presupuesto de energía del campo magnético de la antena NFC sigue siendo limitado y cualquier Mu "adicional erosionará directamente la distancia de lectura. El grado de influencia del acero al carbono y el titanio también es alto, con una profundidad de piel de unos 42 y 88 micras, respectivamente. Este conjunto de datos muestra que el "nivel de amenaza nfc" de la placa trasera metálica no está determinado solo por "si es metal o no", la conductividad eléctrica es un orden de magnitud más baja, la profundidad de la piel es varias veces mayor, y la magnitud del vórtice y la ventana de diseño del diafragma se moverán con ella.
¿¿ por qué la misma placa magnética se diferenciaba frente a diferentes metales?
El Estado de funcionamiento de la placa de aislamiento magnético frente a la placa trasera de cobre / aluminio se puede entender como el modo de "fuerte confrontación": el vórtice es fuerte y el campo magnético inverso es fuerte, lo que requiere que la placa de aislamiento magnético proporcione un mu 'lo suficientemente alto como para mantener la ruta del flujo magnético, mientras mantiene El valor q con un mu "extremadamente bajo. Si el μ 'de la placa de aislamiento magnético está en un nivel medio (como el μ' 50 - 80), puede ser suficiente frente a la placa de aluminio, y puede haber un desperdicio de "diseño excesivo" frente a la placa de acero inoxidable: el vórtice en sí no es fuerte, pero el espesor y la cobertura de la placa de aislamiento magnético ocupan espacio de apilamiento.
A su vez, si una placa magnética está optimizada para una placa trasera de acero inoxidable (μ 'medio, espesor delgado) y se coloca frente a la placa trasera de cobre o aluminio, la capacidad de guía de flujo magnético puede no ser suficiente para suprimir el vórtice fuerte, lo que reduce el efecto de recuperación de la distancia de lectura. No se trata de que el material sea "bueno o malo", sino de que la capacidad de flujo magnético del material no coincide con la intensidad de vórtice de la placa trasera metálica.
Los datos de la industria tienen indicaciones claras al respecto. En la ventana de diseño típica del aislador magnético nfc, μ′ 80–150、tanδ≤0.05、 El espesor de 0,05 - 0,20 MM es un punto de partida común. Pero el "punto de partida" de esta ventana se establece en condiciones específicas de chapa metálica. Si la placa posterior es un material de alta conductividad eléctrica, como cobre o aluminio, puede ser necesario inclinarse hacia los mu 'y el espesor del borde superior de la ventana; Si la placa trasera es de acero inoxidable o titanio, el borde inferior de la ventana puede ser suficiente. Al seleccionar el modelo, no se confirma el material de la placa trasera metálica, solo se compara el valor de mu 'de la placa de aislamiento magnético, lo que equivale a seleccionar el arma sin conocer la fuerza del oponente.
NFC compartido con carga inalámbrica: la placa trasera metálica es solo la primera restricción, y la separación de bandas de frecuencia es la segunda
Dentro del teléfono móvil, la antena NFC a menudo comparte el espacio frente al mismo tablero trasero metálico con la bobina de carga inalámbrica. El estándar Qi de carga inalámbrica funciona en 100 - 300 kHz y el NFC en 13,56 mhz, con una diferencia de aproximadamente dos órdenes de magnitud entre las dos bandas. Los separadores magnéticos necesitan proporcionar orientación de flujo magnético para la carga inalámbrica en la banda de baja frecuencia, manteniendo una baja pérdida a 13,56 MHz para proteger la señal nfc.
El diseño de la placa magnética divulgado en la literatura patentada da da una referencia a la consideración de múltiples bandas de frecuencia: unos 100 - 300 a 3 mhz, unos 80 - 270 a 6,78 MHz y unos 60 - 250 a 13,56 mhz. Este conjunto de datos muestra que el mu 'del mismo material magnético a diferentes frecuencias disminuye gradualmente, y el mu' a 13,56 MHz es naturalmente inferior al segmento de baja frecuencia. Si el imán está sobrediseñado para la demanda de baja frecuencia y alta μ 'de carga inalámbrica (capa magnética gruesa, relleno alto), a 13,56 mhz, su μ "puede aumentar simultáneamente, lo que supone una carga adicional para el valor q de nfc.
Cuando NFC y la carga inalámbrica comparten separadores magnéticos, la influencia del material de la placa trasera metálica se amplificará. La placa trasera de cobre / aluminio es más sensible tanto a los vórtices de baja frecuencia como a los vórtices de alta frecuencia, y el aislamiento magnético necesita gestionar los vórtices y pérdidas simultáneamente en dos bandas de frecuencia; La presión de vórtice de la placa trasera de acero inoxidable es baja, pero el requisito de baja pérdida de la banda NFC no se ha reducido. La selección debe confirmar el "material de la placa trasera metálica" y "si se comparte con la carga inalámbrica" como dos restricciones independientes, en lugar de asumir que "una placa magnética puede comer todos los metales y todas las bandas de frecuencia".
Espesor y cobertura: 0,3 mm y límites de ingeniería "5 mm más allá de la antena"
El material de la placa trasera metálica determina la intensidad del vórtice, y el grosor y la cobertura determinan cuánta "capacidad de confrontación" puede proporcionar el aislamiento magnético.
Los límites de referencia dados por la práctica de la industria son: el espesor de la placa magnética es de 0,1 a 0,3 mm, que ya es suficiente en la mayoría de los escenarios antimetales de nfc, y el entorno metálico severo puede utilizar una estructura multicapa de 0,5 a 1 mm; La cobertura debe ser al menos tan grande como la antena nfc, y más de 5 mm por lado ayudará a mejorar el efecto de blindaje. Ninguna de las dos fronteras es una relación monótona de "cuanto más grande, mejor". El aumento del espesor exprimirá el espacio apilado, y el aumento de la cobertura cambiará la distribución del medio alrededor de la antena, lo que puede arrastrar la frecuencia de resonancia. Frente a la placa trasera de cobre / aluminio, la desviación de 0,2 - 0,3 mm y la expansión moderada son puntos de partida razonables; Frente a la placa trasera de acero inoxidable, 0,1 - 0,15 MM pueden ser suficientes, y seguir engrosando puede no traer una mejora proporcional de la distancia de lectura.
Juicio de selección de tipos a partir de las condiciones de la placa trasera metálica
En primer lugar, primero se confirma el material y la conductividad eléctrica de la placa trasera metálica, y luego se discute el mu 'y el espesor de la placa de aislamiento magnético.
La profundidad de la piel del cobre, el aluminio, el acero inoxidable, el acero al carbono y el titanio a 13,56 MHz varía de 17 a 113 micras, y el nivel de influencia en NFC varía de severo a alto. Al seleccionar el tipo, se debe confirmar al equipo estructural el material real de la placa trasera (incluida la marca, 304 acero inoxidable con una diferencia significativa en la conductividad eléctrica del acero al carbono) y usarlo como punto de partida para la capacidad de flujo magnético de la placa de aislamiento magnético, en lugar de resumirlo en términos generales con la palabra "metal".
En segundo lugar, antes de la placa trasera de alta conductividad eléctrica (cobre / aluminio), se da prioridad a garantizar que mu "sea lo suficientemente bajo antes de perseguir mu '.
En un entorno de vórtice fuerte, el aislamiento magnético necesita suficientes mu 'para guiar el flujo magnético, pero si mu "es alto, la energía guiada se consumirá en el interior del material, y el valor q todavía no se puede restaurar. Tan Delta ≤ 0,05 es un límite de ingeniería de referencia, sobre la base del cual se seleccionan mu 'y espesor.
En tercer lugar, en el escenario en el que NFC comparte el aislamiento magnético con la carga inalámbrica, se confirman los datos de pérdida a 13,56 mhz, en lugar de mirar solo el rendimiento de baja frecuencia.
Los separadores magnéticos optimizados para la carga inalámbrica pueden tener un rendimiento excelente a 100 - 300 khz, pero mu "a 13,56 MHz puede no ser suprimido al nivel disponible para nfc. Al seleccionar el modelo, se debe exigir al proveedor que proporcione datos de mu 'y mu "a baja frecuencia y 13,56 MHz al mismo tiempo, y confirmar el impacto superpuesto del material de la placa trasera metálica en las condiciones de vórtice en las dos bandas de frecuencia.
En cuarto lugar, el grosor y el área de cobertura se utilizan como variables de "resistencia de la placa trasera metálica de coincidencia" en lugar de valores fijos.
Frente a la placa trasera de cobre / aluminio, 0,2 - 0,3 mm y 5 mm de expansión exterior en cada lado son un punto de partida razonable; Frente a la placa trasera de acero inoxidable, el esquema más delgado puede ser suficiente. La determinación final del grosor y la superficie cubierta debe basarse en los datos medidos de la distancia de lectura NFC y el valor q de toda la máquina, en lugar de basarse únicamente en el pico de pérdida de reflexión en las especificaciones del material.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de productos de película magnética resistente al metal NFC cubre la placa compuesta de ferrita y la placa compuesta de nanocristales, que puede coincidir con el sistema de materiales de acuerdo con el material de la placa trasera metálica (cobre, aluminio, acero inoxidable, etc.) y las condiciones de conductividad eléctrica, proporcionando datos de segmentos de frecuencia mu 'y mu "a 13,56 mhz, así como datos de recuperación de distancia de lectura y cambio de valor q bajo diferentes esquemas de espesor y área de cobertura.
El producto admite un rango de espesor de 0,03 - 0,5 mm y troquelado de precisión, adecuado para la evaluación de pérdidas multibanda en escenarios compartidos de NFC y carga inalámbrica. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.