便攜式電池供電醫(yī)療設(shè)備的種類繁多，而能夠可靠地為這些設(shè)備供電的充電器控制電路也有多種選擇。精心選擇如鉭電容這樣的無源元件，可以提升便攜式設(shè)備內(nèi)充電器控制和儲能系統(tǒng)的整體性能。便攜式電池供電醫(yī)療設(shè)備的供電既可以使用一次性電池，也可以使用電池充電器充電的后備可充電電池。對醫(yī)療設(shè)備便攜性和易用性的需求已經(jīng)催生了充電控制電路的式項改良。充電器和電池系統(tǒng)已從由許多組件組成的電路，發(fā)展為基于集成微處理器的系統(tǒng)，不僅使用的無源元件少，而且布板空間也小。
電池充電器基礎(chǔ)知識
對使用可充電二次電池的便攜式設(shè)備來說，可以使用多種類型的充電器：降壓充電器、離線充電器或者線性穩(wěn)壓器/充電器。最常用的類型是降壓充電器。這種充電品種 可以把電池源電壓轉(zhuǎn)換為較低電壓并予以穩(wěn)壓。轉(zhuǎn)換器可通過外部交流/直流適配器或者內(nèi)部適配器電路供電。線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)緊湊，非常適用于低容量電池充電器應(yīng)用。單芯片集成解決方案既可為便攜式設(shè)備供電，同時還可單獨對電池進行充電。
充電器中使用的電容有多種類型。輸入去耦電容用于旁路噪聲。一般將0.1UF MLCC電容布置在Vcc引腳附近，用來濾除高頻噪聲。
輸出電容類型的選擇應(yīng)取決于合適的ESR，以符合穩(wěn)定負(fù)載線路范圍，同時應(yīng)進行下列項目的評估：
1、能夠降低功耗
2、能夠降低紋波電壓
3、能夠滿足系統(tǒng)負(fù)載線路的要求
轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)提供負(fù)載電流和電壓。隨著負(fù)載的變化，電流的增加，電壓會下降。穩(wěn)壓器可以保持恒定電壓，但對負(fù)載電流的變化不能迅速做出響應(yīng)，所以使用大容量電容來應(yīng)對這樣的變化，防止電壓下降。如果轉(zhuǎn)換器輸出的電流要通過電感，它就無法瞬時響應(yīng)，這時就需要在負(fù)載兩端跨接一個并聯(lián)電容組，來上拉電壓。有時會混合使用MLCC和鉭電容，以降低總體大容量的ESR。由于MLCC的阻抗較低，會先充電，然后才是大容量鉭電容。
電源及輸出電容的要求
便攜式醫(yī)療設(shè)備使用的電池或為一次性電池，或為二次電池。一次性電池一般只使用一次。在電路工作過程中，活性化學(xué)物質(zhì)被消耗殆盡。一旦放電完畢，電路將停止工作，必須更換新的電池。二次電池可以在放電完畢后充電，因為產(chǎn)生電能的化學(xué)反應(yīng)可以逆轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對電池系統(tǒng)充電。電源、電池類型的選擇視應(yīng)用而定。醫(yī)療設(shè)備常用的一次性電池類型有堿性電池和鋰電池。
二次電池有鋰離子（Li-ion）電池、鎳鎘電池（Ni Cad）、鎳氫（Ni MH）電池和鉛酸電池。其中鋰離子電池最常用，這是因為鋰離子電池的體積能量密度和質(zhì)量能量密度最大，放電率極低，這意味著閑置時有良好的荷電保持能力。
便攜式設(shè)備電路需要輸出電容，而輸出電容通常由一次性或者二次電池供電，可以在負(fù)載瞬變過程中減輕電壓過沖或者下沖。要有效地濾除噪聲，電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）是重點考慮的參數(shù)。輸出電容用來處理電路的紋波電流和電壓。需要對電容組的過熱予以控制，這樣在電路工作中，不會超過最大允許功耗。需要確定的是，通過輸出電容的紋波電流不超過允許值。
對鉭電容，還需要遵守合適的電壓降額規(guī)范，不可超出生產(chǎn)廠家建議的額定值。輸出電容的工作電壓應(yīng)由電壓電路狀態(tài)決定。其可根據(jù)公式Vrated=Vpeak+Vdc計算得出，即紋波電壓加上直流電壓噪聲。允許的紋波電壓的計算方法為E=1*Z，其中Z表示電容器電阻。總體來說，較低的ESR可以幫助降低輸出紋波噪聲。
在電路中加入大容量電容還能在無負(fù)載條件下（此時電池尚未工作，使用線路電流供電）起到上電作用。當(dāng)使用線路電流供電時，在選擇大容量鉭電容的額定值的時候，應(yīng)遵從降額規(guī)范。
為電池供電的低壓降穩(wěn)壓器（LDO）選擇輸出電容
便攜式設(shè)備中的線性電壓穩(wěn)壓器或低壓降穩(wěn)壓器（LDO）均采用電池供電。電容的大小非常重要，因為LDO一般采用小型SOT封裝。在負(fù)載變化時，常用LDO來確保提供高精度電壓。在50mA負(fù)載電流下，出現(xiàn)90mV壓降非常典型。舉例來說，如果低壓降穩(wěn)壓器的生產(chǎn)廠家規(guī)定使用電容的目的是降低噪聲，那么在選擇電容類型的時候應(yīng)考慮：
1、醫(yī)療設(shè)備的性能要求
2、規(guī)定的ESR安全工作范圍
3、電容的尺寸及成本
4、額定電壓
在某些情況下，在電路中同時需要大容量電容來減少壓降，以及超低ESR來處理紋波。在更高效率和更低功耗之間實現(xiàn)最佳平衡傾向于使用ESR較低的電容。
也可以使用其他具有較高ESR的電容技術(shù)。MLCCO 0805是采用400層0805大小的*5R介電層的電容，規(guī)格為10UF-10V。另有采用0603*5R介電層的10UF-10V電容。它們的ESR在10KHZ條件下為20mΩ。與鉭電容相比，MLCC電容的ESR非常低。然而對于在本應(yīng)用中用于LDO的電容來說，更低的ESR并不具有優(yōu)勢。
電容直流漏電/絕緣電阻比較
在用電池作為電源的時候，電容直流漏電流（DCL）應(yīng)被視為損耗，因為電容會影響電池的使用狀況和壽命。除了電池，大容量電容也用作便攜式設(shè)備中的補充電源，以應(yīng)對電路負(fù)載的變動。
許多便攜式設(shè)備應(yīng)用要求低DCL，以實現(xiàn)長時間、高效率的電池壽命。為應(yīng)對負(fù)載變化，與電池并聯(lián)一個大容量輸出電容可以保持儲電能力。在某些應(yīng)用中，設(shè)備的運行時間是時斷時續(xù)的短周期，在大多數(shù)時間里電池處于閑置狀態(tài)。因此，該電容需要極低的DCL來滿足便攜式設(shè)備的應(yīng)用需求，盡量延長電池的使用壽命。
直流漏電數(shù)值很小，所有電容都有這個問題。鉭電容的漏電流為數(shù)微安，而MLCC的漏電流為數(shù)微微安。直流漏電流的測量方法是采用等效的電阻-電容串聯(lián)電路，加上直流電壓，在室溫下測量電流。電容應(yīng)串聯(lián)一個1000Ω的電阻，以限制充電電流。
信息來源：鉭電容
