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Dans les revues de conception des antennes NFC, la Perméabilité magnétique d'une feuille d'isolant est généralement traitée comme un paramètre « plus c'est élevé, mieux c'est». Mais à la fréquence 13,56 MHz, cette intuition échoue.
Une lame magnétique séparatrice de charge sans fil qui fonctionne bien à 100 kHz et qui passe à une scène NFC peut ne pas fonctionner du tout. La raison n'est pas que son μ 'n'est pas assez élevé, mais que son μ "est trop élevé. Un μ "élevé signifie que le matériau lui - même consomme beaucoup d'énergie dans le champ magnétique alternatif et que le flux magnétique rayonné par l'antenne n'a pas encore atteint le lecteur de carte avant d'être absorbé sous forme de chaleur par la feuille d'isolation magnétique. Dans le même temps, la présence de µ "modifie les conditions équivalentes d'inductance et de résonance de l'antenne, déviant la boucle LC, qui aurait déjà été accordée à 13,56 MHz, du point de fréquence de fonctionnement.
Le problème d'ingénierie central des lames d'espacement NFC peut donc être résumé comme suit: trouver une fenêtre découplable entre un µm 'suffisamment élevé et un µm "suffisamment faible.
Sensibilité aux pertes de 13,56 MHz: pourquoi la « valeur absolue» du μ est plus importante que le ratio
Dans les basses bandes de fréquences (par exemple 110 - 205 kHz pour Qi), les ingénieurs évaluent généralement le niveau de perte d'un matériau avec une tangente d'angle de perte tanδ = μ "/ μ '. Le rapport est suffisamment faible pour que les pertes soient considérées comme acceptables. Mais à 13,56 MHz, cette habitude doit être ajustée.
L'intensité du champ magnétique d'une antenne NFC est faible en soi. L'énergie disponible pour exciter la résonance de l'antenne NFC est déjà très limitée lorsque le champ magnétique généré par le lecteur passe par l'atténuation spatiale pour atteindre le téléphone. Si le µ "de la lame séparatrice est élevé en valeur absolue, même si le rapport tanδ ne semble pas élevé, l'énergie du champ magnétique absorbée par le matériau reste suffisante pour raccourcir sensiblement la distance de communication. Un brevet pour une feuille magnétique NFC indique clairement qu'une feuille de blindage adaptée à 13,56 MHz nécessite de maintenir un Tan δ n'excédant pas 0,05 dans la plage μ 'de 100 à 250. La série ifq06 de TDK contrôle alors μ "à un niveau d'environ 2, μ 'à 56, ce qui correspond à un facteur de qualité q = μ' / μ" ≈ 28.
Les implications techniques ici sont les suivantes: la sélection des séparateurs NFC devrait prendre la valeur absolue de μ "comme premier tamis, plutôt que de prendre comme point de départ les hauts et les bas de μ '. Un schéma nanocristallin de µ '= 500 mais µ "= 50 peut ne pas se comporter aussi bien dans la bande NFC qu'une feuille magnétique mince de µ' = 56 mais µ" = 2. μ "= 50 signifie qu'une grande quantité d'énergie est dissipée par le matériau par cycle et que le système NFC n'a pas un budget d'énergie suffisant pour supporter cette dissipation.
D'où viennent les avantages de perte de ferrite dans la bande NFC
Les Ferrites de MnZn et de nizn dominent dans les lames d'espacement NFC, la raison fondamentale n'étant pas la hauteur de leur µ ', mais le fait que leur résistivité est suffisamment élevée pour que les pertes par courants de Foucault puissent être négligées à 13,56 MHz.
La résistivité de la ferrite est généralement de l'ordre de 10⁶Ω.cm, le courant de Vortex généré par le champ magnétique alternatif à l'intérieur du matériau est extrêmement faible, et les principales sources de μ "sont les pertes hystérétiques et les pertes résiduelles plutôt que les pertes par vortex. Cela permet à la ferrite d'atteindre des niveaux de μ 'dans la gamme 100 - 250 et Tan δ inférieur à 0,05 à 13,56 MHz. Pour une antenne NFC, cette combinaison signifie que le matériau offre une capacité de guidage de flux suffisante sans introduire d'atténuation significative sur le trajet du signal.
Mais la limite supérieure de μ 'pour la ferrite provient également du même ensemble de contraintes physiques. L'inductance magnétique saturée BS de la ferrite n'est que de 0,4 à 0,5 T et µ 'ne dépasse généralement pas 250 à 13,56 MHz. Si une antenne NFC nécessite une capacité de convergence de flux plus élevée pour augmenter la distance de lecture, le μ 'de la ferrite est déjà proche de la limite supérieure de son système de matériaux. C'est la limite structurelle de la ferrite dans un scénario NFC: les pertes sont contrôlables, mais l'espace de régulation du μ 'est limité.
Prémisse des nanocristaux dans la scène NFC: réduire les pertes de Vortex en premier
Le µ 'd'un matériau nanocristallin peut être réalisé à un niveau bien supérieur à celui de la ferrite, mais sa résistivité est extrêmement faible (environ 130 µΩ.cm) et les pertes par courants de Foucault deviennent le terme dominant du µ "à 13,56 MHz si aucun traitement n'est effectué. Un brevet sur les plaques d'espacement de module NFC indique que les bandes nanocristallines sont sujettes à de grandes pertes de courants de Foucault aux fréquences de fonctionnement moyennes et hautes fréquences de NFC, affectant l'utilisation normale des modules NFC.
Ainsi, la prémisse pour que les nanocristaux entrent dans la scène NFC n'est pas que "μ 'soit suffisamment élevé", mais que "les pertes par courants de Foucault soient d'abord pressées à un niveau suffisamment bas". Les moyens techniques comprennent un traitement magnétique fractionné qui divise la bande continue en minuscules fragments isolés les uns des autres, coupant le chemin fermé du tourbillon sur une grande surface. La résistivité de l'entrefer des débris est beaucoup plus élevée que celle de l'alliage lui - même et les courants de Foucault ne peuvent former qu'une petite boucle à l'intérieur d'un seul fragment, µ "diminuant ainsi.
Mais le magnétisme fragmenté, tout en réduisant les pertes par courants de Foucault, modifie également le μ 'effectif. L'entrefer des fragments constitue un entrefer équivalent dans le circuit magnétique et les lignes de champ magnétique augmentent la Magnétorésistance lorsqu'elles "sautent" entre les fragments. Le µ 'effectif de la feuille d'isolant nanocristallin finie tombe généralement dans l'intervalle 150 - 2000, bien en dessous de la Perméabilité magnétique initiale de la bande. Pour les scénarios NFC, les ingénieurs doivent faire une correspondance entre les paramètres magnétiques de fragmentation (taille des fragments, remplissage de l'espace) et la cible μ ': les fragments sont trop petits, les pertes μ' sont trop importantes et la capacité de convergence du champ magnétique est insuffisante; Les débris sont surdimensionnés, le trajet du vortex n'est pas suffisamment coupé et le μ "reste élevé.
Qi partagé avec NFC: c’est précisément le problème des « besoins opposés des deux côtés » que résout l’empilement de gradients
La contradiction est la plus aiguë lorsque NFC et la charge sans fil partagent une seule pièce d'isolation magnétique. L'extrémité de charge sans fil souhaite que le côté µ 'de la lame séparatrice en regard de la bobine soit le plus haut possible pour contraindre le flux magnétique, réduire les fuites magnétiques; L'antenne NFC nécessite que la face de contact μ 'soit maintenue à un niveau modéré, ce qui évite que l'effet de chargement n'entraîne une augmentation excessive de l'inductance de l'antenne et une déviation de la fréquence de résonance de 13,56 MHz.
La structure empilée de Perméabilité magnétique à gradient est la voie d'ingénierie principale pour faire face à cette contradiction. Le schéma divulgué par le document de brevet est le suivant: la Feuille de blindage est constituée d'au moins deux couches superposées et la Perméabilité magnétique est incrémentée de 8 à 40% du côté proche de l'antenne NFC vers le côté éloigné de l'antenne NFC. Une couche de µ 'faible à proximité de l'antenne NFC réduit la sensibilité de l'antenne à la charge du matériau magnétique, évitant les désaccordages; La couche haute μ 'éloignée de l'antenne NFC assume alors la fonction de guidage de flux, garantissant l'efficacité de la charge sans fil. Au lieu de jongler de force dans la même couche de matériau, cette conception répartit les exigences « NFC friendly» et « efficient for charge» sur différentes couches physiques.
La situation sera plus complexe pour les appareils qui conservent une structure d'aspiration magnétique. L'aimant lui - même modifie localement la distribution du champ magnétique, et le comportement de saturation locale et la distribution μ 'de l'espaceur à proximité de l'aimant nécessitent un noyau séparé et ne peuvent pas être remplacés par un μ' moyen à l'état sans aimant.
Sélection de diaphragmes NFC à partir de μ "
Pour les options de diaphragme pour les scènes NFC, la ligne de pensée traditionnelle « regarder le μ 'haut et le bas» doit être adaptée à une logique de jugement prenant les pertes comme point de départ.
D'abord avec μ "et Tan δ à 13,56 MHz comme premières conditions de criblage
Il est demandé au fournisseur de fournir les données μ ', μ "et tanδ du point de fréquence cible, au lieu de fournir uniquement la Perméabilité magnétique à basse fréquence, par exemple 100 kHz. Pour les applications NFC, la valeur absolue de µ "détermine directement le degré d'atténuation du signal. Les limites auxquelles on peut se référer sont les suivantes: Tan δ ne doit pas dépasser 0,05 et la valeur absolue de μ "doit correspondre au budget de puissance du système NFC. Un schéma de µ '= 200, µ "= 4 peut être meilleur sur l'atténuation du signal qu'un schéma de µ' = 500, µ" = 40.
Deuxièmement, la distinction entre « bande μ '» et « produit fini μ' »
Le μ 'initial d'une feuille d'isolant nanocristallin peut être aussi élevé que des dizaines de milliers, mais le μ' efficace du produit fini après magnétisation fractionnée et laminage est généralement seulement 150 - 2000. La conception inductive de l'antenne NFC repose sur l'effet de chargement réel après l'apposition du produit fini sur l'Antenna et non sur la valeur initiale de la bande. Les fournisseurs doivent être tenus de fournir des données sur l'état du produit fini, le μ 'effectif et la variation de la valeur Q après ajustement de la structure de l'antenne NFC.
Troisièmement, dans la scène commune Qi / NFC, on confirme si la distribution en µ 'de l'empilement de gradients est personnalisable ou non.
Différents appareils ont des priorités différentes pour la distance de lecture NFC et l'efficacité de charge. Les paiements mobiles sont plus exigeants pour la stabilité de la distance de lecture NFC, nécessitant un côté antenne μ 'inférieur; La charge à haute puissance nécessite alors une contribution plus forte de la couche μ '. Le choix du type doit confirmer si le fournisseur prend en charge la personnalisation du gradient de Perméabilité magnétique de l'empilement et si la plage réglable couvre la demande cible.
Advanced House (Shenzhen) technologie Co., LtdLa feuille d'espacement NFC couvre les deux voies de la feuille composite de ferrite et de la feuille Composite nanocristalline. La feuille composite de ferrite peut atteindre μ '≥ 120 à 13,56 MHz sous une épaisseur de 0,1 mm, en tenant compte de la minceur et de la Perméabilité magnétique; Les plaques composites nanocristallines peuvent atteindre plus de 500 μ 'à 0,05 mm d'épaisseur et contrôler les pertes par courants de Foucault grâce à un processus magnétique fragmenté, ce qui convient aux modèles phares sensibles à l'espace et aux exigences de distance de lecture élevées.
Le produit prend en charge la personnalisation de la structure empilée de Perméabilité magnétique à gradient pour les scénarios de partage NFC avec la charge sans fil. Plus d'informations techniques surhttp://www.avanzado.cn/- Oui.