NFC芯片選型及基本電路框架

RFID作為一項專業度較高的技術,在一些公司,可能還會專門招聘專業的RFID工程師。本篇闡述的涉及到的只是基本選型設計、電路框架,關於RFID天線調試、低功耗檢卡調試等,後續再其他篇章會繼續更新!

 

NFC(Near Field Communication)芯片選型:

 

主要考量點:

芯片支持的協議、是否支持低功耗檢卡、是否能過金融認證、芯片價格

 

芯片支持協議:

  • ISO14443A/B、ISO15693、 ISO18092 和 ISO21481 等

  • ISO14443A 卡:Mifare 系列、 Ultralight 系列、 Plus 系列、 CPU 卡系列等。

  • ISO14443B 卡:身份證、 SR176、 SRI512 等。

  • ISO15693:NXP 的 ICODE 系列、 TI 的 Tag_it HF-I、 ST LRI 等。

  • ISO18092:包括讀卡模式、卡模式、點對點通信模式。

  • ISO21481:在 ISO18092 基礎上兼容 ISO15693 協議。

  • LPCD 功能:芯片低功耗檢測卡片功能。沒有卡片靠近時,芯片處於低功耗狀態, 僅需10uA 電流,就能完成卡片偵測, 當卡片靠近時,芯片偵測到卡片,喚醒單片機讀卡。

  • 金融認證:PBOC2.0/3.0 標準、 EMV 標準

 

電路架構:

 

NFC芯片外部電路通常由以下幾個部分組成:供電電路、通信接口電路、天線電路、振蕩電路;

供電電路:主要包括模擬電源AVDD、数字電源DVDD、發射器電源TVDD、引腳電源PVDD、測試引腳電源PVDD2;

a. 如果需要提高發射功率可提高TVDD的電壓,例如5V供電的TVDD形成的發射功率會比3V的要強;

b. 芯片的供電電流通常在幾十到幾百mA,主要的能量消耗在發射器的電路上。例如FM175xx的天線發射電流在100mA,RC663則可以達250mA,因此選擇供電芯片、電感器件時,需要注意留足余量;

c.讀卡芯片天線13.56MHz的正弦波信號會幹擾電源,為減少傳導干擾,可以在電源端加π型濾波器,但為減少電路設計冗餘度,一般情況下不添加。

 

通信接口:

通常都支持SPI/I2C/UART,一般通過外部引腳配置選擇,為方便升級,可做兼容設計;

 

天線設計:

天線電路主要由4部分組成:EMC濾波、匹配電路、天線、接收電路。以FM17550為例,如下:

濾波電路:

由L1、C1組成的低通濾波器用於濾除13.56MHz的衍生諧波,該濾波器截止頻率應設計在14MHz以上。L1電感不可靠近擺放,以免互相干擾(互感效應)。濾波電路元件匹配公式:f=1/(2π√LC)

 

匹配電路:

用於調節發射負載和諧振頻率。射頻電路功率受芯片內阻和外阻抗影響,當芯片內阻和外阻抗一致時,發射功率效率最高。C2是負載電容,天線感量越大,C2取值越小。C3是諧振電容,取值和天線電感量直接相關,使得諧振頻率在13.56MHz。

 

接收電路:

C4濾除直流信號,R2和R3組成分壓電路,使得RX接收端正弦波信號幅度在1.5-3V之間。

 

天線:

  • 由R1電阻(通常是1ohm或0ohm)和印製PCB組成。

  • 天線越大,讀卡距離越遠,當天線面積達到5cm x 5cm以後,再增大天線,讀卡距離沒有明顯提升。

  • 天線線寬建議選擇0.5mm – 1mm。天線大於5cm x 5cm不能多於3圈,小於3cm x 3cm不能小於4圈

  • 為減小EMC輻射干擾,需要將PCB走線轉角處畫成圓弧。

  • 天線區域內和天線邊緣禁止將信號、電源、地線畫成圈或者半圓,天線圈內不可有大面積金屬物體、金屬鍍膜,避免引起磁場渦流效應造成能力嚴重損耗。

  • 天線PCB繞線方式是相對的,不是同向。

  • 天線電路設計元件的精度應控制在2%以內,否則容易導致天線諧振頻點偏差,導致讀卡性能嚴重下降,產品一致性難以保證

天線大小和讀卡距離關係

本站聲明:網站內容來源於博客園,如有侵權,請聯繫我們,我們將及時處理

【其他文章推薦】

※廣告預算用在刀口上,台北網頁設計公司幫您達到更多曝光效益

新北清潔公司,居家、辦公、裝潢細清專業服務

※別再煩惱如何寫文案,掌握八大原則!

※教你寫出一流的銷售文案?

※超省錢租車方案