從這個最“古老”的可穿戴電子産品，看可穿戴産品供電問題解決思路？

摘要：助聽器大概是這個世界最早也是很長時間内最多使用量的“可穿戴”電子産品。世界上有4.66億人患有衰弱性聽力損失，佩戴助聽器被認為可以有效的解決這個問題。在過去20到30年以來，助聽技術一直在不斷改進。就耳背式助聽器和耳道式/耳内式助聽器而言，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)。

助聽器大概是這個世界最早也是很長時間内最多使用量的“可穿戴”電子産品。世界上有4.66億人患有衰弱性聽力損失，佩戴助聽器被認為可以有效的解決這個問題。在過去20到30年以來，助聽技術一直在不斷改進。就耳背式助聽器和耳道式/耳内式助聽器而言，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，是以可提供很長的運作時間，外形尺寸很小。不過,鋅-空氣電池不能充電，每隔7到10天，使用者就得更換電池。對于手指不靈巧、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，锂離子電池提供可以接受的運作時間，并且還可以充電，是以不需要頻繁更換。典型的助聽器電子電路直接用單節鋅-空氣電池運作，而锂離子電池的輸出電壓大約是鋅-空氣電池的3倍。是以基于锂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适的電壓，以給助聽器ASIC（專用內建電路）晶片供電。亞德諾半導體（ADI）公司的LTC4126是帶有1.2 V無電感DC-DC轉換器的全功能7.5 mA無線锂離子電池充電器，主要設計用于助聽器、無線耳機以及其他需要無線充電的空間受限可穿戴産品。

高效的無線功率管理器

可穿戴裝置越來越傾向于使用無線電池充電，助聽器也不例外，這些裝置在不使用電纜或外露連接配接器時，大大改善了使用者的體驗。LTC4126是一款低功耗電池充電器，內建了降壓型DC/DC轉換器，設計用于為單節锂離子電池無線充電，并提供1.2V輸出，适合為助聽器ASIC供電。降壓型調節器是低噪聲多模式電荷泵，由電池供電，輸出端提供1.2V穩壓電壓。根據模式，開關頻率設定為50kHz或75kHz，以保持開關噪聲超出可聽範圍。該晶片具有一個無線功率控制器，使其能夠從發射線圈産生的交流磁場無線接收功率。無線功率控制器将接收器端諧振電路的交流電壓整流成V引腳的直流電壓。此直流電壓饋入線性充電器，線性充電器再調節對電池的充電。

LTC4126包括一個整體式無電感充電泵DC-DC轉換器，通過電池調節系統負載輸出。LTC4126的DC-DC轉換器可通過其EN引腳開關，進而允許通過微處理器進行控制。EN引腳也可與LTC4126的PBEN引腳配合使用，以實作按鈕控制——無需額外的去抖電路。充電泵DC-DC轉換器具有三種操作模式，具體取決于電池電壓，以提高整體效率。當VBAT > 3.6V 時，充電泵以3:1降壓模式工作，并提供1.2V穩壓輸出，在該模式中，DC/DC轉換器可提供的最大輸出電流受内部限流電路的限制，大約為65mA；當電池電壓介于3.6V和3.3V之間時，充電泵仍以3:1降壓模式工作，但它不再能保持1.2V的穩壓，而是提供電池電壓的三分之一作為輸出 （僅空載情況下）；當電池電壓低于3.3V時，充電泵切換到2:1降壓模式，并再次提供1.2V穩壓輸出，在該模式中，DC/DC轉換器可提供的最大輸出電流随電池電壓而降低，但不會降至約35mA以下。

由于LTC4126的高度內建式設計，是以隻需幾個外部元件即可建立完整的無線充電器接收器解決方案。在直徑為6 mm的應用闆上，可将整個設計安裝在助聽器或耳塞的内部。

搭配無線接收功率構成完整的無線充電設計

LTC4126可與基于LTC6990的ZVS單半導體發射器組合使用，獲得完整的無線充電解決方案。LTC6990是一款精密矽振蕩器，可程式設計頻率範圍為488Hz至2MHz，可用作固定頻率或壓控振蕩器(VCO)。

LTC6990是TimerBlox系列通用矽定時套件的一部分，單個電阻RSET可對LTC6990的内部主振蕩器頻率進行程式設計設定。輸出頻率由這個主振蕩器和内部分頻器NDIV（可程式設計為八個從1至128的設定）确定。或者，SET輸入端上的第二個電阻對輸出頻率進行線性電壓控制且可用于頻率調制。可通過适當選擇兩個電阻來配置窄體或寬體VCO調諧範圍。LTC6990内置同步到主振蕩器的使能功能，以確定清潔、無毛刺輸出脈沖。

下圖所示的單半導體發射器是使用LTC6990作為振蕩器來驅動低功率半導體的簡單諧振電路。為實作ZVS操作，發射器諧振回路頻率設定為振蕩頻率的1.29倍。通過這種方式，大幅減少了開關損耗，并提高了整體無線充電效率。此發射器隻需幾個元件，并可安裝在小型外殼中。

結論

根據世界衛生組織（WHO）發表的資料，全球有4.66億人患有“殘疾性聽力損失”（即每20個人當中就有一個），預估到2050年，将有超過9億人聽力嚴重受損。随着聽力喪失現象變得更加常見，人們将尋求更加小巧、更有效、更高品質的助聽器。助聽器作為高精尖的電子産品，綠色環保、操作便捷的可充電技術為聽障人士提供更多選擇。ADI公司的LTC4126是受到良好保護、高度內建、極其緊湊的無線充電器接收器解決方案，是可穿戴裝置的理想選擇。将LTC4126（可穿戴裝置端）與基于LTC6990（充電站端）的ZVS單半導體發射器組合在一起，可輕松實作完整的無線充電解決方案，基于這些裝置的完整解決方案不僅具有低功耗，而且成本也比較低。