NFC天線防護應用先鋒

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

今天，我們來介紹一下Semtech在NFC天線保護方案上的獨到之處，以便大家了解我們?yōu)楹文艹蔀榭蛻暨M行系統(tǒng)設計時的首選。

NFC簡介

NFC（Near Field Communication），即“近場通信”，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，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸。

NFC采用電磁耦合感應技術，電磁場頻率是13.56MHz，該載波頻段是全球無需許可證的波段。發(fā)起設備用13.56MHz信號激勵天線，產(chǎn)生磁場。通過近場耦合，將能量傳遞給目標。目標對磁場進行調(diào)制，將數(shù)據(jù)返回給發(fā)起設備完成通信。

NFC天線的ESD防護要素

NFC技術主要應用于輕薄小巧的攜帶式產(chǎn)品上，如手機、平板、手環(huán)等。其天線通常置于電池中，通過很小的觸點連接到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，一方面能量會經(jīng)由NFC天線對整個NFC系統(tǒng)造成誤動作影響，另一方面較為敏感的NFC IC可能會出現(xiàn)一些物理性損傷而導致產(chǎn)品損壞，不可恢復。因此，在NFC系統(tǒng)上必須要考慮必要的ESD防護。

通常我們考慮以下幾點：

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

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

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

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

NFC天線的ESD防護方案

針對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。

Semtech針對NFC天線的ESD防護方案示例

RClamp1851ZA與RClamp2451ZA的參數(shù)對比

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)設計師可以靈活選擇使用RClamp1851ZA或RClamp2451ZA。

NFC保護案例

以下是我們客戶利用RClamp2451ZA實現(xiàn)NFC天線ESD防護的實際案例，供大家參考。

某手機客戶在評估NFC天線的抗靜電能力時，發(fā)現(xiàn)其無法通過8KV的接觸放電測試，通過TLP工具分析該天線的抗靜電能力，評估損壞點并且提供相應的ESD靜電防護方案。

由TLP測試結果可知，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的防護需求，并且留有充足的裕量。