電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）NFC技術(shù)已經(jīng)不陌生了，日常生活中有許多NFC技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例。在這些我們熟悉的公交卡、銀行卡、手機(jī)等場(chǎng)景已經(jīng)有了很多相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)例。

NFC，全稱(chēng)Near Field Communication，即近場(chǎng)通信技術(shù)。在NFC技術(shù)的支持下，兩個(gè)支持NFC的終端設(shè)備可以在彼此靠近的情況下進(jìn)行通信，這一無(wú)線通信距離通常限制在厘米級(jí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、認(rèn)證的過(guò)程十分便捷。目前NFC在全球的發(fā)展還是很值得期待的，NFC技術(shù)推動(dòng)了消費(fèi)類(lèi)、工業(yè)、汽車(chē)和醫(yī)療中便捷配對(duì)、診斷讀取、數(shù)據(jù)跟蹤等應(yīng)用的增長(zhǎng)。

NFC技術(shù)發(fā)展與核心被動(dòng)元器件

NFC技術(shù)共有四種工作模式，分別是卡模擬模式、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式、讀卡器模式和充電模式。卡模擬模式主要用于移動(dòng)支付、交通以及訪問(wèn)控制；點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式即終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換；讀卡器則是與無(wú)源NFC標(biāo)簽進(jìn)行通信；充電模式則是將智能手機(jī)作為充電器，為其他可穿戴設(shè)備進(jìn)行充電。

目前標(biāo)簽防偽和無(wú)線充電，是最受關(guān)注的NFC技術(shù)發(fā)展的方向。標(biāo)簽防偽即利用在NFC芯片上添加私有數(shù)字標(biāo)簽/簽名，為設(shè)備增加額外的安全級(jí)別，并支持標(biāo)簽驗(yàn)證，而無(wú)需云連接。而NFC的無(wú)線充電功能則通過(guò)NFC從傳入的射頻輻射功率傳感器接口和射頻傳輸獲取能量。根據(jù)NXP無(wú)線充電報(bào)告，2018年至2021年，小型電池消費(fèi)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（適合NFC充電）的市場(chǎng)以22%的CAGR在增長(zhǎng)，占全球無(wú)線充電可用市場(chǎng)的20%—25%，2021年NFC無(wú)線充電設(shè)備總量增長(zhǎng)到了48億臺(tái)。

NFC的多功能應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，少不了在NFC電路中一些核心被動(dòng)元器件的支持。在NFC電路中，主要使用的零部件有NFC天線、磁性薄膜、LC濾波器用電感器、巴倫、雙電層電容器（超級(jí)電容）。這里主要關(guān)注相關(guān)被動(dòng)元件濾波器用電感器和超級(jí)電容器在NFC電路中發(fā)揮的重要作用。

NFC中的電感特性需求

電感器作為移動(dòng)設(shè)備類(lèi)通信功能實(shí)現(xiàn)里必不可少的被動(dòng)元器件，同樣被使用于近距離無(wú)線通信的代表NFC電路中，而且在此類(lèi)電路中，無(wú)線用電感器被要求具有應(yīng)對(duì)獨(dú)特需求的性能來(lái)滿(mǎn)足NFC電路的高效率和小型化。

從NFC電路來(lái)看，NFC的通信通常使用環(huán)形天線實(shí)現(xiàn)電磁感應(yīng)，在天線和NFC控制器IC中間，插入了由天線匹配電路、電感器和電容器構(gòu)成的濾波器。在此電路中電感器被作為除去NFC控制器IC高頻波的低通濾波器使用，通過(guò)截?cái)喔哳l插入只讓NFC的工作頻率13.56MHz的信號(hào)有效傳播。

對(duì)于近距離無(wú)線用電感器，需要更窄的公差來(lái)減小電感與天線的阻抗失配造成的損失，±5%的公差是目前認(rèn)可的窄公差范圍。另一方面，為了防止天線輸出降低，減少電感器在通信頻13.56MHz的損失同樣很重要。為此交流電阻也需要在無(wú)電流經(jīng)過(guò)和有電流經(jīng)過(guò)兩種情況下盡可能抑制得很低，這樣電感器才能更穩(wěn)定。

目前，不少電感廠商專(zhuān)門(mén)針對(duì)NFC應(yīng)用推出了專(zhuān)用近距離無(wú)線用電感。如村田就推出了LQM18J、LQW15C、LQW18C三個(gè)系列的NFC用電感，在高電流振幅下這幾個(gè)系列的電感值也都能保持穩(wěn)定，保持良好的NFC通信功能。尤其是最新的LQM18J系列，采用了電磁屏蔽構(gòu)造，大幅減少了電磁泄漏，在NFC這種空間本就受限的電路中可以實(shí)現(xiàn)高密度貼裝，并減少貼裝空間，進(jìn)一步契合小型化的發(fā)展趨勢(shì)。

LQM18J系列，村田

TDK也推出了MLF1608D、MLF1005V、MLJ1608W、MLJ1005W窄公差系列，并根據(jù)電流大小，分別是適配了大電流領(lǐng)域和小電流領(lǐng)域的超低交流電阻電感器。MLF1608D、MLF1005V是標(biāo)準(zhǔn)的NFC用電感，MLJ1608W、MLJ1005W電感能在大電流下提供低損耗。目前TDK最新的MLJ1005H系列已經(jīng)推出，并在不斷拓展產(chǎn)品矩陣，該系列主要針對(duì)超大電流下的超低損耗而設(shè)計(jì)。

MLJ1005H系列，TDK

順絡(luò)電子也針對(duì)NFC應(yīng)用推出了NFC電路專(zhuān)用的MCL-N系列疊層片式鐵氧體電感。該系列通過(guò)采用疊層結(jié)構(gòu)提供良好的磁屏蔽性能，磁體材料的改進(jìn)也降低了交叉耦合提高了直流偏置能力，很契合NFC的輸出濾波和匹配。同時(shí)，順絡(luò)電子也提供一系列NFC專(zhuān)用的定制元件。

在NFC設(shè)備不斷增加的現(xiàn)在，NFC專(zhuān)用電感的價(jià)值會(huì)愈發(fā)凸顯，是值得電感廠商搶奪的一塊市場(chǎng)。

超薄超級(jí)電容的NFC應(yīng)用潛力

NFC應(yīng)用中智能IC卡占有相當(dāng)大一部分比重，在無(wú)電池的下一代非接觸智能IC卡中，薄型超級(jí)電容有著巨大的應(yīng)用潛力。NFC中超級(jí)電容的應(yīng)用同樣利用了超級(jí)電容快速充放電以及可以提供瞬時(shí)功率輸出的特點(diǎn)。輕薄的超級(jí)電容是無(wú)電池NFC卡的不二之選，除了能快速儲(chǔ)存改寫(xiě)IC卡信息所需的能量，與鋰離子電池等相比，其優(yōu)點(diǎn)在于它是安全性很高的蓄電設(shè)備。

NFC中此類(lèi)超級(jí)電容呈現(xiàn)出兩大特點(diǎn)，低電阻和輕薄。輕薄的特點(diǎn)很容易理解，畢竟一張IC卡尺寸只有那么大，超級(jí)電容想要應(yīng)用在其中必須足夠輕薄。低電阻，是為了更好地應(yīng)對(duì)大電流。

超級(jí)電容的功率密度優(yōu)勢(shì)是大家都知道的，能在瞬間爆發(fā)。NFC終端有很多種類(lèi)，可以供給的電力也存在差異，為了在如今普及的NFC終端上順暢地進(jìn)行認(rèn)證等相關(guān)動(dòng)作，輕薄超級(jí)電容通過(guò)NFC線圈電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流快速進(jìn)行充電，蓄積起來(lái)的電能可以用于其他傳感、通信等動(dòng)作。

超薄超級(jí)電容DMH系列，村田

為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的能量收集，超級(jí)電容的阻抗必須足夠低，實(shí)現(xiàn)在不穩(wěn)定的能量收集中也能進(jìn)行有效地充電，超級(jí)電容這一特點(diǎn)在許多IoT設(shè)備現(xiàn)在也有應(yīng)用。在小型化后，超級(jí)電容的可靠性非常重要，這就很考驗(yàn)廠商在超級(jí)電容材料和設(shè)計(jì)上的積累了，材料也制約了目前超級(jí)電容的上限。

超薄NFC應(yīng)用超級(jí)電容，TDK

在不久的將來(lái)，由數(shù)量龐大的傳感器所組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將成為萬(wàn)物互聯(lián)的核心，應(yīng)用超級(jí)電容以及超級(jí)電容和其他設(shè)備的組合是實(shí)現(xiàn)無(wú)電池設(shè)備互聯(lián)的有效方案，NFC是其中具有代表性的用例。

小結(jié)

根據(jù)Allied Market Research的報(bào)告，2020年全球NFC支付設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到163.5億美元。雖然近兩年移動(dòng)端等消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)受到了一定沖擊，NFC市場(chǎng)也保持了較為穩(wěn)定的增速。在NFC市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)的形勢(shì)下，NFC專(zhuān)用的電感和電容等元器件能大大減低NFC電路設(shè)計(jì)難度并提升NFC性能。專(zhuān)用被動(dòng)元器件在NFC電路中將會(huì)愈發(fā)凸顯其價(jià)值，是值得被動(dòng)元器件廠商發(fā)展的一個(gè)技術(shù)應(yīng)用方向。