铁氧体片可以改善NFC和无线充电耦合?

运用了NFC(近场通信)、RFID(射频识别)或无线充电传输的器件都使用了线圈,当线圈彼此紧靠时,会产生磁力耦合,并使数据和/或电力在两个线圈之间传输。


图片来自TDK

通常,这些线圈需要安装在小型便携式组件中,这些组件将电路板、金属材料和电池紧密地结合在一起。当将线圈放置在这些环境中时,其产生的磁场不仅会在线圈之间实现耦合,还会耦合到周围的材料,从而导致电磁干扰、引起不必要的涡流并缩小使用范围。

一种解决方案是在线圈的背面放置一片高导磁材料。将这种材料放置在线圈和其他组件之间,可以改变产生的磁通场,从而缓解前述的不利影响,并实际改善了耦合场的范围。


图片来自3M

Digi-Key提供许多此类产品,包含在如下类别中:

适用于NFC、RFID和无线充电应用的Digi-Key高导磁铁氧体片

NFC天线做小有哪些方式呢?如果是pcb天线,有办法缩小面积吗?

缩小面积的话,电感量就会下降,为了维持 NFC 芯片所需的电感值,最直接的方法是增加线圈圈数。

  • 天线基本结构(单螺旋线圈、匝数、线宽/间距范围)
  • 环境影响与保护壳/金属件对天线吞吐的影响
  • 设计不是固定尺寸,而需要根据 PCB 尺寸/材料和目标读距调参

下面是NXP天线设计应用笔记希望有帮助。

也可以选择尺寸较小的天线产品

天线类型 典型尺寸 应用场景 优势 劣势
柔性印刷电路(FPC)环形天线 10–30 毫米 智能手表、健身手环、手机 纤薄可弯折,适配曲面外壳 成本略高,易损坏
微型 PCB 环形天线 15–40 毫米 物联网设备、支付终端 成本低,易于集成 介质损耗,效率受限
微型金属线环形天线 10–25 毫米 NFC 标签、实验样机 品质因数(Q 值)高,几何存在形态可调试 体积偏大,需机械装配
陶瓷 / 低温共烧陶瓷(LTCC)天线 5–15 毫米 高端模组、空间受限型电子设备 尺寸极紧凑,性能稳定 价格昂贵

DigiKey 网站也可以根据天线类型选天线

射频天线 | 电子元器件分销商 DigiKey

现在的产品大部分是nfc无线通讯和无线充电都要兼顾的,那么在同时需要nfc和无线充电的产品里,大家更倾向于用一片“折中型材料”兼顾两者,还是做“分区/分层设计”(NFC 区域与充电线圈区域用不同材料/结构)?还有发热问题如何有效解决呢?个人觉得需要考虑的因素还有很多。

主流设计,一般倾向于分层/复合设计。

单一材料很难同时在两个相差百倍的频率下都达到最优性能。如果强行“折中”,往往会导致:

  • 无线充电效率极低(发热巨大)。
  • NFC 读写距离缩短(无法穿透金属或厚背板)。

总结对比:

设计目标 更倾向策略
极低功率 + 最小尺寸(可穿戴设备) 共用 NFC 天线 / 折中设计(NFC WLC)
中等/高功率无线充电(Qi/Qi2) 分区/分层设计(独立线圈 & PCB 屏蔽)
发热约束严格 优化线圈、材料 & 散热布局