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NFC天线的ESD防护设计方案精讲

发布时间:2014-11-13 责任编辑:sherryyu

【导读】电子产品所采用的IC大多是使用最先进的半导体制程技术,所使用的组件闸极氧化层很薄且接面很浅,很容易受到ESD的冲击而造成损伤。因此,这些电子产品需要额外的ESD?;ぷ榧幢苊釫SD冲击产生系统当机,甚至硬件受到损坏,而NFC天线是必须有ESD?;ぷ榧;さ牡谝还?。
 
将NFC与移动电话整合在一起,提供消费者以近距离感测方式进行有价交易,是现在广为讨论与实现的功能。但在大家热中于讨论与实现NFC的各种整合与实现方式时,有一项不可被忽视的影响是静电放电(ESD)的冲击经由NFC天线对整个NFC的沟通功能所造成的错误动作。移动电话这些电子产品由于频繁地与人体接触,很容易受到静电放电(ESD)的冲击。此外,这些电子产品所采用的IC大多是使用最先进的半导体制程技术,所使用的组件闸极氧化层很薄且接面很浅,很容易受到ESD的冲击而造成损伤。因此,这些电子产品需要额外的ESD?;ぷ榧幢苊釫SD冲击产生系统当机,甚至硬件受到损坏,而NFC天线是必须有ESD?;ぷ榧;さ牡谝还?。
  
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?;ぷ榧咏疟旧淼募纳缛荼匦胍。苊庋逗攀艿礁扇?。例如使用在天线(antenna)的ESD?;ぷ榧匦肟悸堑教煜咚褂玫钠刀?,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?;ぷ榧浼纳缛葜当匦胄∮?pF,甚至更低。
  
第三、ESD?;ぷ榧视玫淖畲蠊ぷ鞯缪辜暗ハ蚧蛩蛱匦缘难≡?,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?;岢?0V且最低电压会低于0V,必须选择适用此讯号电压的双向ESD?;ぷ榧皇褂迷贕PS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?;ぷ榧?/div>
  
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IEC61000-4-2接触模式8kV的ESD轰击。
  
第五、也是最重要的,ESD?;ぷ榧贓SD事件发生期间所提供的箝制电压(clampingvoltage)必须要够低,除了提供受?;さ缏访庥谠馐芫驳绶诺绲某寤鞫斐捎谰玫乃鹕?,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?;ぷ榧纳杓菩枰狈仙鲜鏊幸?,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0402DFN/0201DFN、低电容、双向/单向、单信道的ESD?;ぷ榧?,如表一所列。其中0402DFN封装大小仅有1.0mmx0.6mm,厚度只有0.55mm高;0201DFN封装大小更是仅有0.6mmx0.3mm,厚度只有0.3mm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??椋魑低矱SD的防护将更具弹性。
 
特别针对NFC(NearFieldCommunication)应用中的天线?;ね瞥鯝Z4217-01FESD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?;ぷ榧M家皇茿Z4217-01F的菜单。
AZ4217-01F的菜单
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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?;ふ庑㏑F天线,如具有极低电容0.5pF/0.8pF的ESD?;ぷ榧嗀Z5325-01F/AZ5425-01F,能满足IEC61000-4-2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?;ぷ榧牟说?,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IEC61000-4-2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。
晶焱科技推出小尺寸低电容ESD?;ぷ榧? width=
图二晶焱科技推出小尺寸低电容ESD保护组件
5-V双向ESD?;ぷ榧腡LP测试曲线
图三5-V双向ESD保护组件的TLP测试曲线
5-V单向ESD?;ぷ榧腡LP测试曲线
图四5-V单向ESD?;ぷ榧腡LP测试曲线
  
随着消费者对可携式电子产品的使用质量要求越来越高,ESD?;ぷ榧捏橹频缪挂残枰杓频迷嚼丛降?,晶焱科技将持续发展更先进的防护设计技术来满足这项需求。
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