NFC天線防護(hù)應(yīng)用先鋒

Semtech是最早支持NFC防護(hù)的TVS二極管制造商之一。2014年，國(guó)內(nèi)某旗艦機(jī)品牌第一次搭載NFC功能，Semtech的RClamp1851Y便憑借優(yōu)異的靜電防護(hù)特性和超小的0201封裝，成為該NFC保護(hù)方案的獨(dú)家選擇。

今天，我們來介紹一下Semtech在NFC天線保護(hù)方案上的獨(dú)到之處，以便大家了解我們?yōu)楹文艹蔀榭蛻暨M(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的首選。

NFC簡(jiǎn)介

NFC（Near Field Communication），即“近場(chǎng)通信”，也叫“近距離無線通信”。這是一種短距離的高頻無線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。

NFC采用電磁耦合感應(yīng)技術(shù)，電磁場(chǎng)頻率是13.56MHz，該載波頻段是全球無需許可證的波段。發(fā)起設(shè)備用13.56MHz信號(hào)激勵(lì)天線，產(chǎn)生磁場(chǎng)。通過近場(chǎng)耦合，將能量傳遞給目標(biāo)。目標(biāo)對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制，將數(shù)據(jù)返回給發(fā)起設(shè)備完成通信。

NFC天線的ESD防護(hù)要素

NFC技術(shù)主要應(yīng)用于輕薄小巧的攜帶式產(chǎn)品上，如手機(jī)、平板、手環(huán)等。其天線通常置于電池中，通過很小的觸點(diǎn)連接到NFC芯片。由于頻繁地與人體接觸，產(chǎn)品本身很容易受到靜電放電(ESD)的沖擊，一方面能量會(huì)經(jīng)由NFC天線對(duì)整個(gè)NFC系統(tǒng)造成誤動(dòng)作影響，另一方面較為敏感的NFC IC可能會(huì)出現(xiàn)一些物理性損傷而導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，不可恢復(fù)。因此，在NFC系統(tǒng)上必須要考慮必要的ESD防護(hù)。

通常我們考慮以下幾點(diǎn)：

1. ESD防護(hù)器件的尺寸——由于應(yīng)用NFC技術(shù)的這類電子產(chǎn)品多為輕巧，易攜帶，所以ESD器件應(yīng)該盡可能小，最好采用0201封裝，以最大程度地節(jié)省PCB空間。

2. ESD防護(hù)器件的電容值——由于應(yīng)用在高頻天線上，為保證信號(hào)的完整性，寄生電容不要超過1pF。

3. ESD防護(hù)器件的電壓的選擇——NFC天線防護(hù)常用的電壓有18V/24V。

4. ESD器件的抗靜電能力——要滿足IEC61000-4-2 8KV的接觸及15KV空氣測(cè)試要求，并且有足夠低的靜電鉗位電壓，為后級(jí)電路提供最佳保護(hù)。

NFC天線的ESD防護(hù)方案

針對(duì)NFC天線，Semtech有兩款明星解決方案——RClamp1851ZA和RClamp2451ZA，能為NFC天線提供最佳ESD防護(hù)。

Semtech針對(duì)NFC天線的ESD防護(hù)方案示例

RClamp1851ZA與RClamp2451ZA的參數(shù)對(duì)比

首先，我們來看看RClamp1851ZA，其前身正是本文開頭提及的RClamp1851Y。它的特性詳見下圖。

1) RClamp1851ZA - 18V 0.35pF 0201

我們的另一款產(chǎn)品RClamp2451ZA同樣不可小覷，其特性如下圖所示。

2) RClamp2451ZA - 24V 0.35pF 0201

根據(jù)NFC芯片在天線端的電壓擺幅不同，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以靈活選擇使用RClamp1851ZA或RClamp2451ZA。

NFC保護(hù)案例

以下是我們客戶利用RClamp2451ZA實(shí)現(xiàn)NFC天線ESD防護(hù)的實(shí)際案例，供大家參考。

某手機(jī)客戶在評(píng)估NFC天線的抗靜電能力時(shí)，發(fā)現(xiàn)其無法通過8KV的接觸放電測(cè)試，通過TLP工具分析該天線的抗靜電能力，評(píng)估損壞點(diǎn)并且提供相應(yīng)的ESD靜電防護(hù)方案。

由TLP測(cè)試結(jié)果可知，在NFC天線電路上增加RClamp2451ZA，該系統(tǒng)的靜電能力由3KV提高到15KV，完全符合8KV的防護(hù)需求，并且留有充足的裕量。