便攜式電池供電醫療設備的種類繁多，而能夠可靠地為這些設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，可以提升便攜式設備內充電器控制和儲能系統的整體性能。便攜式電池供電醫療設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。對醫療設備便攜性和易用性的需求已經催生了充電控制電路的式項改良。充電器和電池系統已從由許多組件組成的電路，發展為基于集成微處理器的系統，不僅使用的無源元件少，而且布板空間也小。

電池充電器基礎知識

對使用可充電二次電池的便攜式設備來說，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換為較低電壓并予以穩壓。轉換器可通過外部交流/直流適配器或者內部適配器電路供電。線性穩壓器結構緊湊，非常適用于低容量電池充電器應用。單芯片集成解決方案既可為便攜式設備供電，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取決于合適的ESR，以符合穩定負載線路范圍，同時應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、能夠滿足系統負載線路的要求

轉換器負責提供負載電流和電壓。隨著負載的變化，電流的增加，電壓會下降。穩壓器可以保持恒定電壓，但對負載電流的變化不能迅速做出響應，所以使用大容量電容來應對這樣的變化，防止電壓下降。如果轉換器輸出的電流要通過電感，它就無法瞬時響應，這時就需要在負載兩端跨接一個并聯電容組，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

便攜式醫療設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，活性化學物質被消耗殆盡。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，因為產生電能的化學反應可以逆轉，從而實現對電池系統充電。電源、電池類型的選擇視應用而定。醫療設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，電容的等效串聯電阻（ESR）是重點考慮的參數。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范，不可超出生產廠家建議的額定值。輸出電容的工作電壓應由電壓電路狀態決定。其可根據公式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，應遵從降額規范。

為電池供電的低壓降穩壓器（LDO）選擇輸出電容

便攜式設備中的線性電壓穩壓器或低壓降穩壓器（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。在負載變化時，常用LDO來確保提供高精度電壓。在50mA負載電流下，出現90mV壓降非常典型。舉例來說，如果低壓降穩壓器的生產廠家規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考慮：

1、醫療設備的性能要求

2、規定的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。MLCCO 0805是采用400層0805大小的*5R介電層的電容，規格為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。然而對于在本應用中用于LDO的電容來說，更低的ESR并不具有優勢。

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備中的補充電源，以應對電路負載的變動。

許多便攜式設備應用要求低DCL，以實現長時間、高效率的電池壽命。為應對負載變化，與電池并聯一個大容量輸出電容可以保持儲電能力。在某些應用中，設備的運行時間是時斷時續的短周期，在大多數時間里電池處于閑置狀態。因此，該電容需要極低的DCL來滿足便攜式設備的應用需求，盡量延長電池的使用壽命。

直流漏電數值很小，所有電容都有這個問題。鉭電容的漏電流為數微安，而MLCC的漏電流為數微微安。直流漏電流的測量方法是采用等效的電阻-電容串聯電路，加上直流電壓，在室溫下測量電流。電容應串聯一個1000Ω的電阻，以限制充電電流。

信息來源：鉭電容