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Vom IoT-Gerät bis zum WPT-System

»NSS kann ein strategisches Allheilmittel sein«

2. März 2021, 11:15 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

NSS für die Störunterdrückung

Weil EMV-gerechtes Design bereits zu Beginn jedes Elektronikentwicklungsprojekts berücksichtigt werden sollte, kann NSS von Anfang an Teil der Lösung sein. Zudem ist es nicht nur wichtig, unerwünschte Wechselwirkungen mit benachbarten Geräten zu verhindern, sondern auch, dass das System sich nicht selbst stört. Denn jedes System kann zahlreiche Störquellen enthalten, z.B. die Reflektion von Signalen an der Innenseite des Gehäuses oder an Öffnungen wie einem Bildschirm oder Lautsprecher sowie Störsignale, die von ICs oder Kabeln abgestrahlt werden. In einer Baugruppe mit mehreren Platinen ist es zudem wichtig, das Übersprechen zwischen den Substraten zu verhindern. Die Platzierung von mehreren Filtern in der Schaltung und von Abschirmungen, um verschiedene Störsignale zu unterdrücken, kann das Design verkomplizieren und die Materialkosten in die Höhe treiben. Das Anbringen eines oder mehrerer einzelner NSS-Teile hingegen kann schneller, einfacher und intelligenter sein. Es ist kein Platz auf der Leiterplatte nötig, keine Erdung und auch keine eingelöteten Komponenten wie L-C-Filter.

Bild 1 zeigt ein NSS-Material, das für Desensing-Empfängerschaltungen in drahtlosen Geräten wie Mobiltelefonen, IoT-Knoten und -Gateways sowie Fernbedienungen verwendet wird, um eine zuverlässige Kommunikation und optimale Reichweite zu gewährleisten. Auf diese Weise kann der Einsatz von NSS den Leistungsbedarf von HF-Sendern senken und das Empfängerdesign vereinfachen, was zu niedrigem Gesamtstromverbrauch, langer Batterielebensdauer und geringen Abmessungen führt. Zudem eignet sich NSS zum Schutz von Schaltungen gegen elektrostatische Entladungen (ESD), die zur Fehlfunktion von Systemkomponenten wie Reglern und Leitungstreibern führen können.

Flux Shaping

NSS-Rezepturen wie die Flex-Suppressor-EFW-Serie wurden optimiert, um die elektromagnetische Kopplung zwischen Sendern und Empfängern zu verstärken. Entwickler können so die Leistung von Systemen zur drahtlosen Energieübertragung (WPT) verbessern, um ein schnelleres Laden und eine höhere Energieeffizienz zu gewährleisten, was zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten führt.

Darüber hinaus ist Flex Suppressor effektiv in RFID-Systemen einsetzbar, um zur Aktivierung nahegelegener Transponder die Einkopplung der elektromagnetischen Energie des Lesegeräts zu verbessern. Bild 2 zeigt, wie eine Platzierung des NSS direkt hinter der Antenne des Lesegeräts die abgestrahlte Energie, die sonst verloren ginge, zur Verstärkung des Feldes vor der Antenne abschwächt. Als Beispiel für den erzielten Effekt kann bei Verwendung von NSS-Material, das auf die in der RFID-Spezifikation ISO1444/1443 genormte Frequenz von 13,56 MHz optimiert ist, der Abstand, von dem aus das Lesegerät den Transponder aktivieren kann, um 85 mm bzw. fast 300 % von 45 mm auf 130 mm erhöht werden.

Fazit: NSS-Materialien wie die Flex-Suppressor-Familie können auf vielfältige Weise eingesetzt werden, um eine Geräteintegration zu realisieren. Dabei sind sie weit mehr als nur ein Notfall-Zusatz im Falle eines EMV-Ausfalls; sie können Best Practices beim Design für EMV sowie verschiedene Signalintegritätsfunktionen zur Verbesserung der Systemleistung effektiv unterstützen; das trifft besonders auf stromsparende Drahtlosgeräte zu. Indem sie die Vorteile der Flux-Shaping-Eigenschaften nutzen, können Entwickler NSS auch einsetzen, um die Effizienz der drahtlosen Energieübertragung zu steigern und die Leistung von RFID-Lesegeräten zu maximieren.