一般而言，助聽器是一種小型可穿戴電子設備，放大聲音以幫助聽力受損的人。過去20到30年(nian)以(yi)來(lai)
，助(zhu)聽(ting)技(ji)術(shu)一(yi)直(zhi)在(zai)不(bu)斷(duan)改(gai)進(jin)。例(li)如(ru)

，與(yu)相(xiang)對(dui)便(bian)宜(yi)的(de)較(jiao)舊(jiu)式(shi)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)型(xing)助(zhu)聽(ting)器(qi)相(xiang)比(bi)，更(geng)加(jia)精(jing)細(xi)複(fu)雜(za)和(he)較(jiao)新(xin)型(xing)的(de)數(shu)字(zi)助(zhu)聽(ting)器(qi)可(ke)通(tong)過(guo)編(bian)程(cheng)以(yi)對(dui)某(mou)些(xie)頻(pin)率(lv)的(de)放(fang)大(da)多(duo)於(yu)其(qi)他(ta)頻(pin)率(lv)。此(ci)外(wai)
，數(shu)字(zi)助(zhu)聽(ting)器(qi)可(ke)以(yi)調(tiao)整(zheng)以(yi)滿(man)足(zu)佩(pei)戴(dai)者(zhe)個(ge)人(ren)的(de)獨(du)特(te)聽(ting)力(li)需(xu)求(qiu)，可(ke)以(yi)適(shi)應(ying)某(mou)些(xie)聽(ting)說(shuo)環(huan)境(jing)，還(hai)能(neng)夠(gou)設(she)定(ding)為(wei)專(zhuan)注(zhu)於(yu)來(lai)自(zi)特(te)定(ding)方(fang)向(xiang)的(de)聲(sheng)音(yin)。這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)使(shi)助(zhu)聽(ting)器(qi)比(bi)簡(jian)單(dan)的(de)聲(sheng)音(yin)放(fang)大(da)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)複(fu)雜(za)得(de)多(duo)。

 

大約15%年齡在18歲及以上的美國成年人(約3750萬人) 表示有某種程度的聽力問題 (數據來源：NIDCD)。過去，美國助聽器銷售總量每年平均增長3%到4%，2014年
，美國助聽器銷量超過300萬個(數據來源：NIH)。兩種最流行的類型是耳背式(BTE)助聽器和耳道式/耳內式(RIC/RITE)助聽器。

 

就BTE或RIC/RITE型助聽器而言
，如今最常見的供電解決方案包括使用小型非充電鋅-空氣(Zn-Air)主電池(0.9V至1.25V)。這種電池的化學組成有極高的體積能量密度
，因此可提供很長的運行時間，外形尺寸很小。不過，鋅-空氣電池不能充電，每隔7到10天，用戶就得更換電池。對於手指不靈巧、上了年紀的退休人士而言
，頻繁更換放在很小的外殼中的小型電池尤其成問題。

 

相比之下
，鋰離子電池提供可以接受的運行時間
，加上還可以充電，因此不需要頻繁更換。不過
，目前市場上沒有單IC電池充電解決方案。典型的助聽器電子電路直接用單節鋅-空氣電池運行
，而鋰離子電池的輸出電壓大約是鋅-空氣電池的3倍。因此基於鋰離子電池的解決方案需要電池充電器和降壓型穩壓器來提供合適的電壓，以給助聽器ASIC(專用集成電路) 芯片供電。這種多IC解決方案尺寸相對較大

，並產生開關噪聲/EMI，這對敏感的音頻電路而言可能是個問題。

 

用可充電鎳氫金屬(NiMH)電池供電是兩全其美的解決方案。鎳氫金屬電池的電壓輸出幾乎與鋅-空氣電池相同(因此無需增加降壓型穩壓器)，是可充電電池，而且外形尺寸與標準鋅-空氣電池相同，從而允許構成總體外形尺寸很小的助聽器，因此是一種非常有吸引力的選擇。

 

那麼，為什麼需要無線充電器呢? 答案很清楚：電dian池chi可ke充chong電dian，就jiu無wu需xu頻pin繁fan更geng換huan電dian池chi了le，正zheng如ru上shang麵mian已yi經jing提ti到dao的de那na樣yang，這zhe對dui手shou指zhi不bu靈ling巧qiao的de人ren是shi非fei常chang有you利li的de。此ci外wai，甚shen至zhi對dui那na些xie手shou指zhi仍reng然ran靈ling活huo的de人ren而er言yan，不bu用yong頻pin繁fan更geng換huan電dian池chi也ye更geng方fang便bian。無wu線xian充chong電dian方fang法fa與yu鎳nie氫qing金jin屬shu電dian池chi相xiang結jie合he，可ke以yi提ti供gong一yi種zhong堅jian固gu
、bianlidechongdianjiejuefangan。zhezhongjiejuefanganshizhutingqinenggoushixianmifenghefangshui，jianshaoledakaizhutingqidexuqiu
，tongshihaikebaohuzhutingqi，yincitigaolekekaoxingheshouming。

 

表 1 列出了上述 3 種類型電池各自的優缺點。

 

表 1：助聽器電池比較

 

 

假定鋅-空氣電池成本為0.30美元、鎳氫金屬電池為 8.50美元
、而鋰離子電池為8美元。

*運行時計算假定使用表中列出尺寸的電池時負載為 2.4mW。

 

 

電感性 WPT 係統(如圖1所示)由發送器電子電路
、發送線圈、接收線圈和接收器電子電路組成。接收到的功率取決於很多因素：發送功率、發送(Tx)線圈和接收(Rx)線圈 (距離、對準度
、物理特性、鐵氧體等)

、附近的無關金屬物體以及組件容限。在無線功率傳輸係統中，功率是采用一個交變磁場來發送的。發送線圈中的AC電流產生一個磁場。當接收線圈被置於該磁場中時，在接收線圈中將感應一個AC電流。在接收線圈上感應的該AC電流是在發送器上施加的AC電dian流liu以yi及ji發fa送song線xian圈quan和he接jie收shou線xian圈quan之zhi間jian的de磁ci耦ou合he的de一yi個ge函han數shu。可ke采cai用yong諧xie振zhen來lai改gai善shan跨kua越yue空kong氣qi間jian隙xi的de功gong率lv傳chuan輸shu距ju離li，借jie助zhu的de方fang法fa是shi把ba一yi個ge諧xie振zhen電dian容rong器qi連lian接jie至zhi接jie收shou線xian圈quan，以yi產chan生sheng一yi個ge調tiao諧xie頻pin率lv與yu發fa送song線xian圈quan AC 電流頻率相同的 LC 諧振電路。

 

圖 1：無線功率傳輸係統(AIR GAP：空氣間隙)

 

過去，建立一個WPT充電係統需要複雜的解決方案：電池充電器、降壓型開關穩壓器和WPT電路。這種複雜的解決方案往往尺寸很大，難以設計。

 

新的無線功率接收器和鎳氫金屬電池充電器

 

解決上述問題的無線功率接收器和充電器解決方案需要具備以下特點：

 

 

為了滿足這些具體的需求，ADI公司推出了LTC4123。該器件是一款30mW無線接收器
，具麵向鎳氫金屬電池的恒定電流/恒定電壓線性充電器，例如Varta公司的PowerOne ACCU Plus係列電池。一個連接至LTC4123的外部LC諧振電路使得該IC能夠以無線的方式從一個由發送線圈產生的交變磁場接收功率。集成的電源管理電路將耦合的AC電流轉換成給電池充電所需的DC電流。用LTC4123進行無線充電允許產品是完全密封的，並且免除了不斷地更換鋅-空氣主電池的需要。

 

不過，就需要靈活地用多種電池化學組成運行的產品而言
，LTC4123的鋅-空氣電池檢測功能允許相同的應用電路用可充電鎳氫金屬電池和鋅-空氣主電池互換運行。兩種類型的電池都可以直接給助聽器ASIC供電，而無需額外的電壓轉換。相比之下，除了給ASIC供電的無線電池充電功能，3.7V鋰離子電池還需要一個降壓型穩壓器。

 

LTC4123對來自接收線圈的AC功率整流

，還可以接受2.2V至5V輸入
，以給全功能恒定電流/恒定電壓電池充電器供電。充電器的功能包括高達25mA的可編程充電電流、具±1%準確度的溫度補償1.5V單節電池充電電壓、充電狀態指示和一個內置的安全充電終止定時器。溫度補償的充電電壓保護鎳氫金屬電池

，並防止過度充電。當電池插入極性反置時，LTC4123防止充電，如果溫度過高或過低，就暫停充電。

 

LTC4123采用高度緊湊的扁平(0.75mm)6引線2mm×2mm DFN封裝。該器件的E級版本在–20°C至85°C溫度範圍內工作有保證。

 

 

電感性無線功率傳輸係統由發送器電子電路、發送線圈
、接收器電子電路和接收線圈組成。在這類係統中
，LTC4123構成了接收器電子電路的基礎。接收線圈可集成到接收器電子電路的印刷電路板(PCB)中。連至ACIN引腳的外部LC諧振電路允許該器件從發送線圈產生的交變磁場無線接收功率。LTC6990 TimerBlox壓控晶體振蕩器可用作發送器，如LTC4123數據表中所示。參見圖2的典型應用原理圖。參見圖3
、4和5的接收器/充電器和發送器演示電路板，以了解這個尺寸很小的纖巧解決方案。

 

圖 2：LTC4123 典型應用原理圖

 

圖3：LTC4123緊湊和簡便的充電器/接收器電路(直徑6mm的解決方案)。

 

圖4：緊湊和簡便的發送電路和發送線圈(發送器演示電路板的正麵和反麵)。

 

 

與基於鋰離子電池+降壓型穩壓器的多芯片方法相比，LTC4123解決方案具有以下架構優勢：
 

 

基於LTC4123的可充電鎳氫金屬電池供電解決方案為助聽器設計師提供了出色的功能和易於實現性。鎳氫金屬電池與鋅-空氣電池的電壓輸出幾乎相同，是可充電的，外形尺寸與標準鋅-空氣電池幾乎相同。LTC4123提(ti)供(gong)一(yi)套(tao)獨(du)特(te)的(de)功(gong)能(neng)
，在(zai)對(dui)係(xi)統(tong)做(zuo)出(chu)很(hen)少(shao)改(gai)變(bian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，為(wei)助(zhu)聽(ting)器(qi)或(huo)其(qi)他(ta)可(ke)穿(chuan)戴(dai)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)了(le)無(wu)線(xian)可(ke)充(chong)電(dian)能(neng)力(li)和(he)廣(guang)泛(fan)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)。最(zui)後(hou)

，手(shou)指(zhi)靈(ling)巧(qiao)性(xing)不(bu)再(zai)是(shi)更(geng)換(huan)電(dian)池(chi)的(de)前(qian)提(ti)條(tiao)件(jian)了(le)！

 

本文轉載自電子工程專輯。