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Dans la conception des smartphones et des montres intelligentes, les antennes NFC et les bobines de charge sans fil sont souvent placées dans la même zone. Les deux partagent un espace limité à l'arrière du fuselage et partagent le même ensemble de structures de blindage magnétique. En surface, c'est un choix de conception qui économise de l'espace. Mais d'un point de vue électromagnétique, les exigences de ces deux fonctions pour la feuille d'isolant sont presque opposées.
L'extrémité réceptrice de charge sans fil nécessite que la lame d'isolation ait la Perméabilité magnétique la plus élevée possible. Plus la perméabilité est élevée, plus la capacité des lignes de champ magnétique à être confinées dans la zone de couplage de la bobine est forte, moins il y a de fuite magnétique et plus l'efficacité de charge est élevée. Alors que les antennes NFC fonctionnent à une fréquence de 13,56 MHz, la Perméabilité magnétique élevée de la lame séparatrice pose au contraire des problèmes: les matériaux à haute perméabilité réduisent la fréquence de résonance de l'antenne NFC, ce qui entraîne un désaccordage de l'antenne et un raccourcissement de la distance de lecture, voire une communication normale. Des études ont montré que les échecs de balayage et les problèmes de clignotement de l'écran tactile de NFC lors du fonctionnement de la charge sans fil augmentent considérablement si les disques séparateurs ne sont pas sélectionnés correctement.
Cette contradiction signifie que lorsque la NFC et la charge sans fil partagent une seule pièce d’isolant magnétique, les ingénieurs ne sont pas confrontés à une question de « choix de matériaux», mais plutôt de « matériaux de conception».
D'où viennent les conflits de demande de Perméabilité magnétique entre les deux fonctions
Le NFC fonctionne à 13,56 MHz et la norme qi de charge sans fil fonctionne à 110 - 205 kHz. Les différences de fréquence ont un impact à deux niveaux.
Au niveau du matériau, la Perméabilité magnétique complexe de la feuille d'isolant varie en fonction de la fréquence. Dans la bande qi de 110 - 205 kHz, la partie réelle de la Perméabilité magnétique d'une feuille d'isolant nanocristallin ou Ferrite est à un niveau élevé, capable de guider efficacement les lignes de champ magnétique. Mais à 13,56 MHz, la partie réelle de la Perméabilité magnétique du même matériau a généralement commencé à diminuer et l'angle de perte magnétique a augmenté tangentiellement. Si la Perméabilité magnétique du matériau à 13,56 MHz reste trop élevée, la valeur de l'inductance de l'antenne NFC dépasse la plage d'adaptation et la fréquence de résonance est décalée.
Au niveau de la conception de l'antenne, l'inductance de la bobine de l'antenne NFC est directement liée à la Perméabilité magnétique effective de la lame séparatrice. Lorsque l'entretoise est collée à une antenne NFC, l'inductance de l'antenne augmente en raison du chargement du matériau magnétique. Si la Perméabilité magnétique de l'isolant est trop élevée et que l'inductance de l'antenne dépasse la valeur de conception, la capacité de résonance doit être réappliquée. Cette difficulté d'adaptation est encore augmentée dans la conception de la bobine d'antenne commune pour NFC et la charge sans fil - la charge sans fil nécessite une inductance plus élevée pour un couplage efficace, tandis que NFC nécessite une valeur Q plus faible pour garantir une bande passante suffisante. Les deux besoins sont difficiles à satisfaire simultanément sur la même bobine.
Empilement de Perméabilité magnétique à gradient: une solution viable
Une des voies techniques pour résoudre cette contradiction est la structure empilée de Perméabilité magnétique à gradient. L'idée principale est la suivante: Laissez les différentes couches de la lame séparatrice avoir des perméabilités magnétiques différentes, le côté proche de l'antenne NFC avec une lame de blindage à faible perméabilité magnétique et le côté éloigné de l'antenne NFC avec une lame de blindage à haute Perméabilité magnétique.
Une structure de tôle de blindage magnétique appliquée à la recharge sans fil et à l'intégration NFC est divulguée dans le document de brevet. La structure, disposée sous l'antenne NFC, comprend au moins deux couches superposées de feuilles de blindage et la Perméabilité magnétique des feuilles de blindage est incrémentée de 8 à 40% du côté proche de l'antenne NFC vers le côté éloigné de l'antenne NFC. La couche de faible perméabilité magnétique à proximité de l'antenne NFC réduit la sensibilité de l'antenne NFC à la charge du matériau magnétique, évitant le désaccordage de l'antenne; La couche à haute Perméabilité magnétique éloignée de l'antenne NFC offre une capacité de guidage de flux suffisante pour garantir une efficacité de charge sans fil.
Un autre avantage technique de cette conception de gradient est la performance réglable. En ajustant les proportions de Perméabilité magnétique et le nombre de couches de chaque couche, différents points d'équilibre peuvent être trouvés entre les performances NFC et l'efficacité de la charge sans fil. La proportion d'épaisseur de la couche à faible perméabilité magnétique peut être augmentée pour les applications où la distance de lecture NFC est plus exigeante (comme les paiements mobiles); Pour les applications où l'efficacité de charge est plus exigeante (comme la charge rapide haute puissance), la contribution de la couche à haute Perméabilité magnétique peut être améliorée.
Changement de rôle des disques d'isolation dans l'intégration multifonctionnelle
Son rôle est passé d'un « guide de flux à fonction unique» à un « dispositif de gestion électromagnétique multibande» lorsque la lame séparatrice desservait à la fois les fonctions NFC et de charge sans fil. Cette transition signifie que la logique de sélection doit passer de la « comparaison paramétrique» à la « correspondance du système».
Le processus traditionnel d'option de feuille d'isolation magnétique est: déterminer la fréquence de travail, choisir le matériau approprié pour la Perméabilité magnétique, confirmer que l'épaisseur répond aux contraintes spatiales. Mais dans les scénarios d'intégration multifonctions, les options nécessitent de prendre en compte simultanément la réponse du matériau à deux fréquences. Plutôt que de se concentrer uniquement sur les valeurs nominales à une seule fréquence, les ingénieurs doivent confirmer les données de perméabilité des Parties réelle et imaginaire de l'espaceur dans les bandes 110 - 205 kHz (Qi) et 13,56 MHz (NFC).
Un autre facteur négligé est la dérive des performances de la feuille d'espacement dans différents états de fonctionnement fonctionnels. Lorsque le chargement sans fil et le NFC fonctionnent simultanément, le champ magnétique alternatif haute fréquence généré par la bobine de chargement sans fil peut générer un bruit supplémentaire dans la bande NFC, ce qui affecte la qualité de la communication NFC. Les lames d'isolation magnétique nécessitent des capacités de pertes et de blindage suffisantes dans les deux bandes de fréquences simultanément pour isoler de telles interférences croisées.
Jugement du choix d'un séparateur multifonctionnel à partir des exigences du système
Pour les appareils nécessitant une prise en charge simultanée de la NFC et de la recharge sans fil, le choix de la lame séparatrice peut établir une logique de jugement à partir des trois dimensions suivantes.
Tout d'abord, vérifiez si la Perméabilité magnétique de l'espaceur dans la bande NFC est dans un intervalle raisonnable
Les antennes NFC sont généralement conçues pour fonctionner à une fréquence de 13,56 MHz, et la Perméabilité magnétique effective de l'espaceur à cette fréquence doit être adaptée à la conception inductive de l'antenne. Trop haut provoque un désaccord, trop bas, l'effet de blindage est insuffisant. Les fournisseurs devraient être tenus de fournir des données de Perméabilité magnétique effective à 13,56 MHz pour les lames d'espacement au lieu de fournir uniquement des données pour la bande Qi.
Deuxièmement, évaluer si la distribution de Perméabilité magnétique de la structure empilée à gradient est personnalisable
Différents appareils ont des priorités différentes pour la distance de lecture NFC et l'efficacité de la charge sans fil. Les scénarios de paiement mobile exigent une plus grande stabilité de la distance de lecture NFC et nécessitent une Perméabilité magnétique de surface inférieure; Les scénarios de charge haute puissance sont plus exigeants en termes d'efficacité et nécessitent une contribution plus forte de la couche à haute Perméabilité magnétique. Lors de la sélection du type, vous devez confirmer si le fournisseur prend en charge la personnalisation de la distribution de Perméabilité magnétique de la structure empilée à gradient et si la plage réglable couvre la demande cible.
Troisièmement, vérifier le niveau d'interférence croisée lorsque les deux fonctions fonctionnent simultanément
Dans un scénario où la communication NFC et la recharge sans fil sont simultanées, les lames séparatrices doivent isoler simultanément l'interférence du champ magnétique de charge sans fil sur l'antenne NFC et l'effet du signal NFC sur la bobine de charge. Les données de couplage croisé du matériau dans les deux bandes de fréquences doivent être confirmées lors de la sélection du type, ou le taux de réussite du balayage NFC et l'efficacité de charge doivent être vérifiés par un test de synchronisation réel.
Advanced House (Shenzhen) technologie Co., LtdHaute conductivité faible perte feuille d'isolant utilise une bande nanocristalline avec une structure composite de ferrite, prend en charge la conception de l'empilement de gradient multicouche, peut ajuster la distribution de Perméabilité magnétique de chaque couche en fonction de la priorité de la NFC et de la charge sans fil.
La Perméabilité magnétique effective du produit fini 150 - 2000 peut être personnalisée, inductance magnétique saturée d'environ 1,2 T, perte ≤ 10 W / kg @ 20Khz / 0,5 T, plage d'épaisseur de 0,02 à 0,20 mm, résistance à la température de - 40 ° C à 150 ° c. le produit prend en charge les bobines, Les feuilles, le découpage profilé et le Composite multicouche, offrant un développement collaboratif de la simulation, de la sélection à la synchronisation NFC. Plus d'informations techniques surhttp://www.avanzado.cn/- Oui.