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针对NFC天线的ESD解决方案

发布时间:2014-10-11 责任编辑:echolady

【导读】NFC与移动电话的整合,给消费者提供了近距离感测的方式来进行交易。在NFC的整合过程中,静电放电的冲击通过NFC天线对NFC的沟通造成的影响是不可忽视的。移动电话与人体频繁接触,容易遭受经典放电(ESD)的冲击。而且电子产品所采用的IC应用的是半导体制程技术,这种先进技术使用的组件闸极氧化层很薄,而且界面很浅,这种情况容易遭受ESD冲击,从而造成损伤。由此可见,电子产品需要ESD保护组件以避免产生硬件受损,系统当机的情况。NFC天线是ESD保护组件中的重点。
 
针对移动电话这些可携式电子产品所使用的ESD保护组件需符合下列几项要求:
 
第一、为符合这类电子产品轻薄小巧、易于携带的需求,ESD保护组件的尺寸必须够小,例如0402封装尺寸,甚至0201封装尺寸,以达到在PCB设计上兼具高聚集度及高度弹性的优势。
第二、ESD保护组件接脚本身的寄生电容必须要小,避免讯号受到干扰。例如使用在天线(antenna)的ESD保护组件,必须考虑到天线所使用的频段,不同频段所能够接受的最小寄生电容值,通常使用在天线的ESD保护组件其寄生电容值必须小于1pF,甚至更低。
第三、ESD保护组件所适用的最大工作电压及单向或双向特性的选择,必须考虑讯号上下摆动的最高及最低电压,避免讯号受到影响。例如使用在手机的天线,讯号最高电压通常会超过10V且最低电压会低于0V,必须选择适用此讯号电压的双向ESD保护组件;使用在GPS的天线,最高电压通常小于5V且最低 电压不会低于0V,可使用5V单向的ESD保护组件。
第四、ESD防护组件本身对ESD事件的耐受能力必须要高,最少要能承受IEC 61000-4-2接触模式8kV的ESD轰击。
第五、也是最重要的,ESD保护组件在ESD事件发生期间所提供的箝制电压(clamping voltage)必须要够低,除了提供受保护电路免于遭受静电放电的冲击而造成永久的损伤,还要能确保讯号传输不会受到ESD的干扰。
  
针对这些可携式电子产品,对于ESD保护组件的设计需要同时符合上述所有要求,困难度变的很高。晶焱科技拥有先进的ESD防护设计技术,针对可携式电子产品,利用自有的专利技术推出一系列0402 DFN/0201 DFN、低电容、双向/单向、单信道的ESD保护组件,如表一所列。其中0402 DFN封装大小仅有 1.0 mm x 0.6 mm,厚度只有 0.55 mm 高;0201 DFN封装大小更是仅有 0.6 mm x 0.3 mm,厚度只有 0.3 mm 高,可以满足可携式电子产品轻薄小巧对于组件封装的严苛要求。如此细小的封装尺寸,更可以整合到系统模块,作为系统ESD的防护将更具弹性。
  
特别针对NFC(Near Field Communication)应用中的天线保护推出AZ4217-01F ESD保护组件,这是目前业界唯一提供适用于最大工作电压17V,具有0402封装尺寸、极低电容、双向特性的ESD保护组件。图一是 AZ4217-01F的菜单。
 
针对NFC天线的ESD解决方案
图1: AZ4217-01F的菜单
 
除了NFC天线外,在移动电话上还有其他许多RF天线的设计同时存在,因此同样需要对这些天线设计有ESD防护功能。因此晶焱科技另有推出一系列 ESD防护组件来保护这些RF天线,如具有极低电容0.5pF/0.8pF 的ESD保护组件AZ5325-01F/AZ5425-01F,能满足IEC 61000-4-2接触模式至少8kV的ESD轰击。另有0201封装尺寸且其ESD耐受度更可高达15kV的AZ5A15-01F,以及具有具有最低的 箝制电压仅有11V的AZ5215-01F,能提供系统产品于ESD测试时最佳的防护效果。图二是这系列ESD保护组件的菜单,图三、图四是利用传输线脉 冲系统(TLP)测量ESD箝制电压的结果,观察TLP电流为17A(等效IEC 61000-4-2接触模式6kV测试)时的箝制电压,与其他相同应用的产品作比较,均具有最低的箝制电压。
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针对NFC天线的ESD解决方案
图2:小尺寸低电容ESD保护组件
 
针对NFC天线的ESD解决方案:
图3:5-V双向ESD保护组件的TLP测试曲线
 
针对NFC天线的ESD解决方案
图4: 5-V单向ESD保护组件的TLP测试曲线 

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