一般而言，助聽器是一種小型可穿戴電子設備，放大聲音以協助聽力受損的人。過去20到30年以來，助聽技術一直在不斷改進。例如，相較於相對便宜的舊式類比電路型助聽器，更精細複雜和較新型的數位助聽器可透過編程來對某些頻率的放大多於其他頻率。此外，數位助聽器可以調整以滿足佩戴者個人的獨特聽力需求，可以適應某些聽說環境，還能夠設定為專注於來自特定方向的聲音。這些功能使助聽器比簡單的聲音放大解決方案複雜得多。
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(資料來源：NIDCD)。過去，美國助聽器銷售總量每年平均成長3%到4%，2014年，美國助聽器銷量超過300萬個(資料來源：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，因此可提供很長的使用時間，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是個問題。
相較之下，鋰離子電池提供可以接受的運作時間，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，以針對助聽器ASIC(專用積體電路)晶片供電。這種多IC解決方案尺寸相對較大，並產生開關雜訊/EMI，這對敏感的音訊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，因此構成總體外形尺寸很小的助聽器，是一種非常有吸引力的選擇(表1)。
那麼，為什麼需要無線充電器呢? 答案很清楚：電池可充電，就無需頻繁更換電池了，正如上面已經提到的那樣，這對手指不靈巧的人是非常有利的。此外，甚至對那些手指仍然靈活的人而言，不用頻繁更換電池也更方便。無線充電就是不用導線充電，無需連接器。無線充電方法與鎳氫金屬電池相結合，可以提供一種堅固、便利的充電解決方案。這種解決方案使助聽器能夠實現密封和防水，減少了打開助聽器的需求，同時還可保護助聽器，因此提高了可靠性和壽命。
無線功率傳輸(WPT)
電感性WPT系統(如圖1) 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許多因素：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元件容限。在無線功率傳輸系統中，功率是採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電流以及發送線圈和接收線圈之間的磁耦合的一個函數。可採用諧振來改善跨越空氣間隙的功率傳輸距離，借助的方法是把一個諧振電容器連接至接收線圈，以產生一個調諧頻率與發送線圈AC電流頻率相同的LC諧振電路。
過去，建立一個WPT充電系統需要複雜的解決方案：電池充電器、降壓開關穩壓器和WPT電路。這種複雜的解決方案往往尺寸很大，難以設計。
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：
＊無線充電─無需頻繁更換電池，允許構成密封、防水和更加堅固的助聽器。
＊單晶片式解決方案─小型整合式接收器和WPT電路都在一個IC之中。
＊溫度補償充電─允許安全地給鎳氫金屬電池充電。
＊鋅－空氣電池檢測─助聽器可以透過鎳氫金屬電池或鋅－空氣電池供電。可充電鎳氫金屬電池在正常情況下使用，但使用者也許有忘記給鎳氫金屬電池充電的時候，在這種緊急情況下，可以安全地插入不可充電的鋅-空氣電池。
＊極性反置檢測─在電池方向插反時停止充電。
＊充電狀態指示─使用者可以知道何時給電池充電。
＊充電安全計時器─針對電池提供安全保護。
＊溫度過高/過低檢測─如果電池溫度達到極端值，就暫停充電。
＊尺寸很小的纖巧總體解決方案。
為滿足這些具體的需求，凌力爾特(現隸屬ADI)推出了LTC4123。該元件為一款30mW無線接收器，具向鎳氫金屬電池的定電流/定電壓線性充電器，例如Varta公司的PowerOne ACCU Plus系列電池。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。整合式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－空氣主電池的需求。
不過，就需要靈活地用多種電池化學組成運行的產品而言，充電晶片的鋅－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。相較之下，除了為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，以為全功能定電流/定電壓電池充電器供電。充電器的功能包括25mA的可程式設計充電電流、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計時器。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。
實現無線功率傳輸
電感性無線功率傳輸系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。在這類系統中，LTC4123構成了接收器電子電路的基礎。接收線圈可整合到接收器電子電路的印刷電路板(PCB)中。連至ACIN針腳的外部LC諧振電路允許該元件從發送線圈產生的交變磁場無線接收功率。LTC6990 TimerBlox壓控晶體振盪器可用作發送器，如LTC4123資料表中所示。參考圖2的典型應用原理圖。圖3、4為接收器/充電器和發送器展示電路板。
相較於基於鋰離子電池+降壓型穩壓器的多晶片方法，LTC4123解決方案具有以下架構優勢：
1.單顆可充電鎳氫金屬電池恰好可天衣無縫地取代標準助聽器應用的鋅－空氣主電池。
2.就給定尺寸的電池而言，鎳氫金屬電池也許不能提供與鋰離子電池解決方案同樣長的執行時間，但是其執行時間對應用而言已經足夠。
3.無需額外的降壓型穩壓器，因此減小了解決方案尺寸、降低了複雜性和成本，不需擔心干擾音訊品質的EMI/EMC開關頻率雜訊。
4.簡便的單晶片無線充電解決方案，適用於鎳氫金屬電池化學組成。
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者提供了卓越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。此方案提供一套獨特的功能，在對系統做出很少改變的情況下，為助聽器或其他可穿戴設備提供了無線可充電能力和保護功能。
(作者為ADI電源產品資深產品行銷工程師)