CN106463987B - 用于听力仪器中的银锌电池的电压调节器及控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于管理电池供电助听装置的电压调节电路内的功率的设备，所述设备包含电压调节器的输入端子，其接收由电池供应的输入电压。所述电压调节器的输出端子将输出电压提供到电连接到所述助听装置的一或多个电组件的助听端子。所述电压调节器的感测端子感测充电装置与所述电压调节电路的充电触点之间的电连接。所述电压调节器经配置以在所述输入电压的量值超过输入电压阈值时降低所述输入电压的所述量值以产生具有小于最大输出电压的量值的所述输出电压。

Description

用于听力仪器中的银锌电池的电压调节器及控制电路
相关申请案的交叉参考
本PCT申请案主张2014年6月18日申请的第62/013,606号美国临时申请案的优先权，所述美国临时申请案被视为本申请案的揭示内容的部分且其全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及电池供电助听装置。更具体来说，本发明涉及管理电池电压用于对助听装置供电。
背景技术
助听器是已知用来减轻人类的听力损失的电子装置。通常，助听器使用一或多个麦克风从环境捕捉声音並根据助听器惯例电放大经捕捉声音。经放大信号的数字表示被转换回成适于驱动助听器的输出换能器产生可供其用户感知的声波的电信号。
已知利用电池来对助听器供电。锌空气电池虽然拥有高能量密度且生产成本相对低廉的特性，但其不可再充电且一旦其已耗尽就必须被取代。银锌电池能够再充电但与锌空气电池的最大电压相比，包含更高最大电压。例如，锌空气电池可包含约1.45V的最大电压而银锌电池可包含约1.86V的最大电压。对应于银锌电池的此最大电压可超过助听器内的既有电子装置的电压阈值。据此，银锌电池无法简单地用作锌空气电池的替代物，除非降低最大电压或重新设计助听器内的电子组件。
可再充电助听器需要被关掉且不被供电以避免在充电事件期间耗用电池且防止在助听器的电池连接到充电器时出现反馈噪声或啸声。通常，可再充电助听器将指定外部触点用于对电池充电。空间仅够于利用两个外部触点(例如，充电器正电压及充电器负电压)，此归因于助听器的极小尺寸。据此，指示充电器存在信号的额外外部触点不可用于在充电事件期间用来关掉助听器。
发明内容
本发明的一个方面提供一种用于管理电池供电助听装置的电压调节电路内的功率的设备。所述设备包含：电压调节器的输入端子，其接收由电池供应的输入电压；及所述电压调节器的输出端子，其将输出电压提供到助听端子。所述助听端子电连接到所述助听装置的一或多个电组件。所述输出电压基于所述输入电压。所述设备还包含所述电压调节器的感测端子，其用于感测充电装置与所述电压调节电路的充电触点之间的充电电流。所述电压调节电路经配置以在所述输入电压的量值超过输入电压阈值时降低所述输入电压的所述量值以产生具有小于最大输出电压的量值的所述输出电压。
本发明的实施方案可包含下列任选特征中的一或多者。在一些实施例中，所述设备包含切换装置。所述切换装置经配置以基于感测所述充电装置与所述充电触点之间的所述充电电流的所述电压调节器的所述感测端子，转变到ON状态以允许所述充电装置对所述电池充电。在此些实施例中，所述切换装置还经配置以在存在所述输出电压时，转变到OFF状态以阻止来自所述充电触点的电池电压。所述切换装置可进一步包含金属氧化物半导体场效应晶体管且其可集成到所述电压调节器中。
在一些实例中，所述电压调节电路的所述充电触点仅包含正触点及负触点。所述电压调节器可包含切换式DC-DC转换器，其用来在所述输入电压的所述量值超过大于所述输入电压阈值的上电压平线区阈值时降低所述输入电压的所述量值且依据所要比率产生所述输出电压。
所述设备可包含多个飞跨电容器，各飞跨电容器具有相同电容且电连接到所述电压调节器。所述飞跨电容器可经配置以在利用所述切换式DC-DC转换器时将电荷从所述输入电压转移到所述输出电压。所述电压调节器可进一步包含线性DC-DC转换器，其用来在所述输入电压的所述量值超过所述输入电压阈值且不超过上电压平线区阈值时降低所述输入电压的所述量值且将所述输出电压输出为预定值。所述电压调节器可包含旁路开关，其用来在所述输入电压不超过所述输入电压阈值时最小化所述输入电压的降低且产生具有小于所述最大输出电压的量值的所述输出电压。所述电池可包含具有小于所述输入电压阈值的最大电压的降压电池，且其可包含具有超过所述输入电压阈值的最大电压的升压电池。在一些实例中，所述降压电池在所述电池具有约100％(例如，从90％到约100％)的充电状态(SOC)时具有开路电压或处于从约0.9V到约1.5V的负载电压。在一些实例中，所述升压电池在所述电池具有约100％(例如，从约90％到约100％)的SOC时具有开路电压或处于大于约1.5V(例如，从约1.6V到约3.0V)的负载电压。且，在一些实例中，所述输入电压阈值为约1.5V(从约1.50V到约1.55V)。
本发明的另一方面提供一种用于管理电池供电助听装置的电压调节电路内的功率的方法。所述方法包含所述电压调节电路的电压调节器的处理装置执行下列步骤。所述步骤包含：监测由电池供应用于对所述助听装置的一或多个电组件供电的输入电压；及比较所述输入电压的量值与输入电压阈值。在所述输入电压的所述量值不大于所述输入电压阈值时，所述方法包含确定所述电池指示降压电池且最小化所述输入电压的降低以输出输出电压用于对所述一或多个电组件供电。在所述输入电压的所述量值大于所述输入电压阈值时，所述方法包含确定所述电池指示升压电池且降低所述输入电压以输出具有小于最大输出电压的量值的输出电压用于对所述一或多个电组件供电。
此方面可包含下列任选特征中的一或多者。所述方法可包含监测充电电压信号的存在，其指示来自电连接到所述电压调节电路用于对所述电池充电的充电装置的充电电流及周期性电流脉冲中的一者。所述方法可视需要包含：基于所述充电电压信号的所述存在，控制所述输出电压以减小到零以关闭所述助听装置；及将切换装置转变到ON状态以允许所述充电装置对所述电池完全充电。所述方法还可包含在由所述输出电压对所述一或多个电组件供电时，将切换装置转变到OFF状态。所述切换装置的所述OFF状态可阻止电压暴露于所述电压调节电路的充电触点。
在一些实施方案中，降低所述输入电压以输出具有小于所述最大输出电压的所述量值的所述输出电压包含比较所述输入电压与上电压平线区阈值。在此，所述上电压平线区阈值大于所述输入电压阈值。在所述输入电压超过所述上电压平线区阈值时，所述方法可包含由所述电压调节器的切换式DC-DC转换器按比例降低所述输入电压以产生不违反所述最大输出电压的所述输出电压。在所述输入电压超过所述输入电压阈值且不超过上电压平线区时，所述方法可包含由线性DC-DC转换器降低所述输入电压以递送不违反所述最大输出电压的恒定预定输出电压。
所述助听装置的所述电组件可包含下列项中的至少一者：麦克风、信号处理器、音频放大器、相关电路及扬声器。所述电压电池可包含锌空气电池、镍金属氢化物电池或可再充电银锌电池。
附图说明
下列图是通过实例而提供且并非旨在限制本发明的范围。
图1是根据本发明的电池供电助听装置的电压调节电路的示意图。
图2是根据本发明的图1的电压调节电路的电压调节器的框图。
图3是用于调节根据本发明的图1及2的电压调节器的输出电压的框图。
图4是说明根据本发明的使用图1的电压调节电路的银锌电池的输入电压及输出电压的示范性测试数据的非限制性图表。
图5是说明根据本发明的在图1的电压调节电路的电池的充电事件期间的输入电压及输出电压的示范性测试数据的非限制性图表。
图6是说明根据本发明的在用来检测锌空气电池的预定时间内的电压分布线的示范性测试数据的非限制性图表。
图7是说明根据本发明的绕过图1的电压调节器的锌空气电池的输入电压及输出电压的示范性测试数据的非限制性图表。
图8是说明根据本发明的可再充电银锌电池的放电电压分布的示范性测试数据的非限制性图表。
图9是说明根据本发明的镍金属氢化物(NiMH)电池单元的放电电压分布的示范性测试数据的非限制性图表。
图10是说明根据本发明的锌空气电池单元的放电电压分布的示范性测试数据的非限制性图表。
各个图式中的相同参考符号指示相同元件。
具体实施方式
参考图1，图中描绘电池供电助听装置中用于调节对助听装置的电组件供电的输出电压(VOUT)的电压调节电路100的示意图。虽然本文中的实施方案旨在对助听装置供电，但本发明同样适用于调节从电池供应用于向对应于其它装置或系统(不限于助听装置)的电组件供电的输出电压。电压调节电路100(后文中“调节电路100”)包含电池120、输入电容器CIN 122、电流感测电阻器RC 124、电池电阻器RB1 126及RB2 128、切换装置150、充电端子130、助听端子132、输出电容器COUT 146及电压调节器200。在非限制性实例中，CIN 122及COUT146均等于1.0μF，RC 124等于49.9Ω，且电池电阻器RB1 126及RB2 128分别等于499kΩ及1.0MΩ。
电池120经由负端子及正端子将输入电压(VIN)供应到电压调节器200的对应端子120-1及120-2。在所说明实例中，电压调节器200的分别负端子120-1及正端子120-2可统称为电压调节器200的“输入端子”。基于从电池120供应的VIN的量值，电压调节器200经由输出端子140提供VOUT用于对电连接到助听装置的电组件中的一或多者的助听端子132供电。本文中的实施例旨在当从电池120供应的VIN的量值超过输入电压阈值(Vin_thresh)时，电压调节器200降低VIN的量值以确保所得VOUT不超过最大输出电压(Vout_max)。如本文中使用，术语“最大输出电压(Vout_max)”指代可用来对助听装置的电组件供电而不对其造成危害或损害的最大可允许输出电压。在非限制性实例中，Vout_max从约1.5V到约1.6V(例如，约1.6V)。如本文中使用，术语“电组件”可指代(但不限于)麦克风、信号处理器、音频放大器、相关电路及扬声器。
在一些实施例中，调节电路100经配置以接受降压电池及升压电池中的任一者。例如，电池120可为降压电池，其可包含锌空气电池(例如，纽扣电池)、镍金属氢化物(NiMH)电池(例如，纽扣电池)或碱性二氧化锰电池(例如，纽扣电池)；或电池120可为升压电池，其可包含银锌电池(例如，纽扣电池)或锂离子电池(例如，纽扣电池)。锌空气电池通常是不可再充电的。NiMH电池、锂离子电池及银锌电池是可再充电的。后文中，降压电池将简称为锌空气电池且升压电池将简称为银锌电池；然而，不超过Vin_thresh的任何电池单元类型为“降压电池”且超过Vin_thresh的任何电池单元类型是“升压电池”。在非限制性实例中，锌空气电池在负载下的最大电压处于约1.45V到约1.55V且银锌电池在负载下的最大电压处于约1.65V到约3.0V(例如，约1.65V到约2.0V)。据此，电压调节器200可基于在电压调节器200的端子120-1及120-2处接收的VIN的量值，确定电池120是降压电池还是升压电池。此后，如果确定电池120是降压电池，那么电压调节器200可绕过任何调节或降低VIN，或如果确定电池120是升压电池，那么电压调节器200可调节VIN。在一些实施例中，电压调节器200可基于VIN的量值，使用切换式DC-DC转换器与线性DC-DC转换器的任何组合来调节电压。在一些实施例中，在VIN的量值超过Vin_thresh达预定时间周期时，电压调节器200仅检测电池120是否为升压电池。在非限制性实例中，预定时间周期从约3分钟到约10分钟(例如，约5分钟)。且，在一些实施例中，Vin_thresh从约1.45V到约1.50V。
取决于将由切换式DC-DC转换器230产生的VOUT的所要比率，图1的调节电路可包含一或多个飞跨电容器。在图1的所说明实例中，调节电路100分别包含第一飞跨电容器C1134、第二飞跨电容器C2 136及第三飞跨电容器C3 138。飞跨电容器中的每一者基本相同，且在非限制性实例中，包含470nF的电容。飞跨电容器经配置以在利用电压调节器200的切换式DC-DC转换器时将电荷从VIN转移到VOUT。飞跨电容器的负端子电连接到电压调节器200的对应端子134-1、136-1及138-1。飞跨电容器的正端子电连接到电压调节器200的对应端子134-1、136-1及138-1。电压调节器200进一步包含寿命终止(EOL)电压端子142及144，其用来配置在助听端子132处以信号告知低电量警告所必需的EOL电压。
仍参考图1，如果电池120是可再充电的电池类型(例如，银锌电池或锂离子电池)，那么充电端子130可选择性地电连接到充电装置用于对电池充电。助听器必须足够小以安装在用户耳朵内或刚好安装在耳朵外。归因于小尺寸，充电端子130受限于仅包含电连接到充电装置用于对电池120充电的两个触点(即，正充电触点及负充电触点)。不存在指示充电装置的存在的额外触点。据此，为了指示调节电路100电连接到充电装置且电池正经历充电事件，电压调节器200包含感测端子125，其用于经由端子130的充电触点感测电池120与充电装置之间的充电电流(VSENSE)。具体来说，通过检测跨电流感测电阻器RC 124的电压来感测充电电流(VSENSE)。必须关闭助听装置(例如，off模式或备用模式)以避免在充电事件期间耗用电池120且防止在充电器中时出现反馈噪声或啸声。因此，电压调节器200经由感测端子125检测充电电流的存在且在充电事件期间将VOUT降低到零以关闭助听装置。在一些实施方案中，可在充电完成之后从充电装置提供周期性电流脉冲以将VOUT维持为零，但仍电连接充电端子130及充电装置。在此，电压调节器200可使电压输出能够在充电端子130与充电装置断开时打开助听装置，且电压调节器200不再经由感测端子125感测充电电流或周期性电流脉冲。
在经由VOUT对助听装置供电时，由输出端子140控制切换装置150以阻止来自充电端子130的充电触点的任何电压。需要阻止来自充电触点的电池电压，因为任何电压暴露可导致短路或导致非所要电流泄漏。据此，当在输出端子140处存在VOUT时，切换装置150可转到OFF状态以阻止电流流动到充电端子130的充电触点。同样地，在感测端子125检测到电池120正经历充电事件时，电压调节器200可将VOUT降低到零以关掉助听装置，由此允许切换装置150转变到ON状态且允许充电装置对电池120完全充电。在图1的所说明实例中，切换装置150包含金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。虽然图1的所说明实例描绘电压调节器200外的切换装置150，但一些实施方案可包含集成在电压调节器200内的切换装置150。
图2是根据本发明的图1的电压调节电路100的电压调节器200的框图。可参考图1的电压调节电路100描述电压调节器200。电压调节器200包含调节器控制器块205、供应反向保护块210、时钟源212、充电检测块225、切换式DC-DC转换器230、线性DC-DC转换器240及旁路开关块250。
调节器控制器块205监测多个输入信号且基于经监测输入信号中的一或多者控制电压调节器200。调节器控制器块205包含处理装置。在一些实施方案中，调节器控制器块205基于从充电检测块225接收的输入信号，监测电池120是否正经历充电事件，或充电端子是否电连接到充电装置。例如，充电检测块225可基于经由端子130从感测端子125接收的指示来自充电装置的充电电流(或周期性电流脉冲)的VSENSE信号，检测充电事件的存在。此后，调节器控制器块205可将VOUT控制到零使得关闭助听装置。在将VOUT控制到零时，切换装置150转变到ON状态且允许充电装置对电池120完全充电。同样地，在充电检测块225未检测到将电连接到充电装置的充电端子130的存在时，调节器控制器块205将允许VOUT对助听端子132供电，从而将切换装置150转变到OFF状态以阻止电流流动到充电端子130的电触点。
在一些实施方案中，调节器控制器块205监测由电池120供应在正端子120-2处的VIN的量值。在图2的所说明实例中，负端子120-1接地。调节器控制器块205可进一步监测指示来自EOL端子142及144的EOL电压的输入信号、来自块210的反向保护信号及时钟源212的切换频率。下文参考图3的框图300进一步详细描述，调节器控制器块205可包含比较器，其用于比较VIN的量值与输入电压阈值(Vin_thresh)以确定电池120是指示锌空气电池单元类型还是银锌电池单元类型。例如，如果由调节器控制器块205接收的VIN的量值不超过Vin_thresh，那么调节器控制器块205将确定电池120指示锌空气类型且控制旁路开关250，从而VIN未被降低或调节且在输出端子140处被输出为VOUT。同样地，如果VIN的量值超过Vin_thresh，那么调节器控制器块205将确定电池120指示银锌电池单元类型，从而取决于Vin的量值，由切换式DC-DC转换器230或线性DC-DC转换器240调节Vin。在一些实施方案中，VIN的量值必须超过Vin_thresh达预定时间周期(例如，5分钟)，因为调节器控制器块205检测到电池120指示银锌电池。在此些实施方案中，调节器控制器块205将假设电池120指示锌空气电池达小于预定时间周期的时间周期。
在电池120指示银锌电池单元类型或其它升压电池单元类型时，必须降低从其供应的VIN的量值，使得所得VOUT不超过由VOUT供电的电组件的最大输出电压(Vout_max)。银锌电池拥有其它化学电池(例如，锌空气电池或锂离子电池)中无法观察到的双平线区电压分布。调节器控制器块205基于指示VIN的量值的经监测输入信号，确定电池120是以上平线区电压分布还是下平线区电压分布操作。在电池120以上平线区电压分布操作时，利用切换式DC-DC转换器230来降低VIN且依据所要比率或百分比输出所得VOUT，使得实现高效率且不违反Vout_max。在所说明实例中，飞跨电容器C1 134、C2 136及C3 138电连接到切换式DC-DC转换器230。在电池120随时间推移放电或耗尽且转变到下平线区电压分布时，禁用切换式DC-DC转换器且利用线性DC-DC转换器240来递送不违反Vout_max的恒定预定VOUT，而不管VIN的量值等于多少。
参考图3，图中说明用于调节根据本发明的图1及2的电压调节器的输出电压的框图300。在所说明实例中，电池120将VIN供应到图2的调节器控制器块205。VIN可指示对应于锌空气电池单元类型或银锌电池单元类型的电压范围内的量值。在非限制性实例中，电压范围可从约0.9V到约2.0V。调节器控制器块205比较VIN的量值与Vin_thresh。
在一些实施方案中，在VIN的量值不超过Vin_thresh时，利用旁路开关250来绕过切换式DC-DC转换器230及线性DC-DC转换器240两者，如由信号251指示。在此，电池120指示锌空气电池类型或NiMH类型且无需降低从其供应的电压。据此，不调节或降低VIN，且用于对助听装置供电的所得VOUT不违反最大输出电压(Vout_max)。
在一些实施方案中，在VIN的量值超过大于Vin_thresh的上电压平线区阈值(Vupper_thresh)时利用切换式DC-DC转换器230，如由信号231指示。在此，电池120指示以上电压平线区分布操作的需要降低从其供应的电压的银锌电池类型。据此，由切换式DC-DC转换器230按比例降低VIN，从而用于对助听装置供电的所得VOUT不违反Vout_max。
在一些实施方案中，在VIN的量值超过Vin_thresh但不超过上平线区电压阈值(Vupper_thresh)时利用线性DC-DC转换器240，如由信号241指示。在此，电池120指示银锌电池类型且以下电压平线区分布操作，从而需要降低从其供应的电压。在利用切换式DC-DC转换器250之后，当VIN的量值下降到下平线区电压分布时，可利用线性DC-DC转换器240以由此允许从电池120获得最高效率。据此，由线性DC-DC转换器240降低VIN，从而所得VOUT等于用于对助听装置的电组件供电的不违反Vout_max的预定值。
图4是说明根据本发明的使用图1的电压调节电路的银锌电池的输入电压及输出电压的示范性测试数据的非限制性图表400。施加2mA本底耗用电流，其中每20分钟具有周期性100ms的10mA脉冲。水平x轴表示时间(小时)且垂直y轴指示电压(V)。图表400包含银锌(AgZn)电池的输入电压分布320，其在下降到下平线区电压直到约16小时处耗尽为止之前包含上平线区电压直到约8.5小时为止。基于由图1的电压调节器200降低输入电压，图表400进一步包含所得输出电压分布340。在所说明实例中，在银锌电池以上平线区电压操作时，由切换式DC-DC转换器230调节输入电压分布320以输出约0小时与约8.5小时之间的所得输出电压分布340。在此，切换式DC-DC转换器230将输入电压降低到约75％(例如，从约70％到约80％)。输入电压降低的比率或百分比可基于一些实施方案中的经切换电容器或电感器设计及用于对助听装置供电的所要负载。同样地，在银锌电池以下电压平线区操作时，由线性DC-DC转换器调节输入电压分布320以在8.5小时之后输出所得输出电压分布340。在此，线性DC-DC转换器240输出约1.25V的所得输出电压，而不管输入电压分布320等于多少。例如，即使输入电压分布320在15小时之后减小，输出电压分布仍保持在1.25V。
图5是说明根据本发明的在图1的电压调节电路的电池120的充电事件期间的输入电压及充电输出电压的示范性测试数据的非限制性图表500。水平x轴表示时间(秒)且垂直y轴表示电压(V)。非限制性图表500描绘从电池120供应的输入电压分布520、端子130处的充电电压分布530及对应于图1的输出端子140处的VOUT的输出电压分布540。在约0秒与约13秒之间，输入电压分布520约为1.5V，其指示银锌电池以下电压平线区操作，且在通过图2的线性DC-DC转换器240降低之后所得输出电压分布540约为1.25V。在约10秒时，充电端子130电连接到充电装置(例如，感测到充电电流(VSENSE)的存在)以开始充电事件，此时充电电压分布530从零升高到约14秒处的约1.9V的短暂峰值。响应于充电事件，输出电压分布540在约14秒处降低到零以关掉(例如，备用模式)助听装置，从而准许图1的切换装置150转变到ON状态且允许充电装置对电池120完全充电。具体来说，充电电压分布530在约14秒处的约1.9V的短暂峰值起因于跨切换装置150中的二极管的压降，一旦VOUT等于零且切换装置150转变到ON状态其便下降。响应于在充电事件期间充电，输入电压分布520升高。在约30秒时，充电端子130与充电装置断开，此时充电电压分布530降低到零且输出电压分布540升高到1.25V，此归因于允许输出电压现在对助听装置的电组件供电。因此，在约30秒时，感测端子125不感测电池120与充电装置之间的电连接的存在(例如，感测充电电流(VSENSE)的存在)。
图6是说明根据本发明的在用来检测锌空气电池的预定时间内的电压分布线的示范性测试数据的非限制性图表600。水平x轴表示时间(分钟)并且左侧垂直y轴表示电压(V)且右侧垂直y轴表示电流(mA)。电流分布610指示电池操作的负载。在图10的非限制性实例中，电流分布610等于约1.3mA的负载。电压分布线602描绘当电池在25℃的环境温度及50％的相对湿度下处于1.3mA的负载时的电池电压。垂直线650指示5分钟阈值，此时作出电池指示锌空气电池单元类型的决定，因为电压分布线602在约1.26V到约1.31V之间相对稳定且不超过输入电压阈值(Vin_thresh)60。在所说明实例中，Vin_thresh等于1.40V。
图7是说明根据本发明的在绕过图1的电压调节器200时锌空气电池的输入电压及输出电压的示范性测试数据的非限制性图表700。在25℃的环境温度及50％的相对湿度下对电池放电。水平x轴表示时间(小时)且垂直y轴表示电压(V)。图表700包含在约87小时之后耗尽的锌空气电池的寿命周期的输入电压分布762。归因于电池指示锌空气电池单元类型，绕过电压调节器且输出电压分布764近似于输入电压分布762。输出电压分布764描绘在2mA本底电流增益期间的每2小时的100ms 10mA电流脉冲。
图8是说明根据本发明的可再充电银锌电池的放电电压分布802的示范性测试数据的非限制性图表800。水平x轴表示容量(mAh)且垂直y轴表示电压(V)。放电电压分布802指示银锌电池在耗尽之前可以从约0mAh到约12mAh的上电压平线区操作直到下降到可以从约12mAh到约28mAh的下电压平线区操作为止。
图9是说明根据本发明的镍金属氢化物(NiMH)电池的放电电压分布902的示范性测试数据的非限制性图表900。水平x轴表示NiMH电池内剩余的电荷的百分比且垂直y轴表示电压(V)。在剩余电荷的百分比在约80％到30％之间时，放电电压分布902以约1.2V的相对稳定电压放电，。一旦NiMH电池中剩余的电荷的百分比是约30％，在无电荷剩余时，放电电压显著地降低到约1.0V。
图10是说明根据本发明的锌空气电池的放电电压分布1002的示范性测试数据的非限制性图表1000。水平x轴表示经移除电容的百分比且垂直y轴表示电压(V)。放电电压分布线1002相对稳定在约1.3V直到耗尽锌空气电池的电容的约90％为止。在已耗尽容量的90％之后，锌空气电池单元的放电电压分布1002显著地降低。因此，锌空气电池单元包含高能量效率，从而使得能够在锌空气电池单元的寿命的大部分时间期间维持所要放电电压。
已描述多个实施方案。然而，将理解，可在不背离本发明的精神及范围的情况下做出各种修改。据此，其它实施方案在下列权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种用于管理电池供电助听装置的电压调节电路(100)内的功率的设备，其包括：
电压调节器(200)的输入端子(120-1、120-2)，其接收由电池(120)供应的输入电压(VIN)；
所述电压调节器(200)的输出端子(140)，其将输出电压(VOUT)提供到电连接到所述助听装置的一或多个电组件的助听端子(132)，所述输出电压(VOUT)基于所述输入电压(VIN)；
所述电压调节器(200)的感测端子(125)，其用于感测充电装置与所述电压调节电路(100)的充电触点(130)之间的充电电流(VSENSE)；及
切换装置(150)，所述切换装置(150)经配置以：
基于所述电压调节器(200)的所述感测端子(125)感测到所述充电装置与所述充电触点(130)之间的所述充电电流(VSENSE)，转变到ON状态以允许所述充电装置对所述电池(120)充电；及
当存在所述输出电压(VOUT)时，转变到OFF状态以阻止所述充电触点(130)从所述电池(120)接收电压；
其中所述电压调节器(200)经配置以在所述输入电压(VIN)的量值超过输入电压阈值(Vin_thresh)时降低所述输入电压(VIN)的所述量值以产生具有小于最大输出电压(Vout_max)的量值的所述输出电压(VOUT)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述切换装置(150)包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述切换装置(150)集成到所述电压调节器(200)中。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述电压调节电路(100)的所述充电触点(130)仅包括正触点及负触点。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述电压调节器(200)进一步包括切换式DC-DC转换器(230)，其用来在所述输入电压(VIN)的所述量值超过大于所述输入电压阈值(Vin_thresh)的上平线区电压阈值(Vupper_thresh)时降低所述输入电压(VIN)的所述量值且依据所要比率产生所述输出电压(VOUT)。
6.根据权利要求5所述的设备，其进一步包括多个飞跨电容器(134、136、138)，各飞跨电容器具有基本相同的电容且电连接到所述电压调节器(200)，所述飞跨电容器(134、136、138)经配置以在利用所述切换式DC-DC转换器(230)时将电荷从所述输入电压(VIN)转移到所述输出电压(VOUT)。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述电压调节器(200)进一步包括线性DC-DC转换器(240)，其用来在所述输入电压(VIN)的所述量值超过所述输入电压阈值(Vin_thresh)且不超过上平线区电压阈值(Vupper_thresh)时降低所述输入电压(VIN)的所述量值且将所述输出电压(VOUT)输出到预定值。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的设备，其中所述电压调节器(200)进一步包括旁路开关(250)，其用来在所述输入电压(VIN)不超过所述输入电压阈值(Vin_thresh)时最小化所述输入电压(VIN)的降低且产生具有小于所述最大输出电压(Vout_max)的量值的所述输出电压(VOUT)。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述电池(120)包括降压电池，其具有小于所述输入电压阈值(Vin_thresh)的最大电压。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述电池(120)包括升压电池，其具有超过所述输入电压阈值(Vin_thresh)的最大电压。
11.一种用于管理电池供电助听装置的电压调节电路(100)内的功率的方法，其包括：
所述电压调节电路(100)的电压调节器(200)的处理装置(205)执行下列步骤，所述步骤包括：
监测由电池(120)供应用于对所述助听装置的一或多个电组件供电的输入电压(VIN)；
将所述输入电压(VIN)的量值与输入电压阈值(Vin_thresh)进行比较；
监测充电电压信号(VSENSE)的存在，其指示来自电连接到所述电压调节电路(100)用于对所述电池(120)充电的充电装置的充电电流及周期性电流脉冲中的一者；
基于所述充电电压信号(VSENSE)的所述存在，控制输出电压(VOUT)以减小到零以关闭所述助听装置；
将切换装置(150)转变到ON状态以允许所述充电装置对所述电池(120)完全充电；及下列两个步骤中的一者
在所述输入电压(VIN)的所述量值不大于所述输入电压阈值(Vin_thresh)时，确定所述电池(120)指示降压电池且最小化所述输入电压(VIN)的降低以输出输出电压(VOUT)用于对所述一或多个电组件供电；或
在所述输入电压(VIN)的所述量值大于所述输入电压阈值(Vin_thresh)时，确定所述电池(120)指示升压电池且降低所述输入电压(VIN)以输出具有小于最大输出电压(Vout_max)的量值的输出电压(VOUT)用于对所述一或多个电组件供电。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括在由所述输出电压(VOUT)对所述一或多个电组件供电时，将切换装置(150)转变到OFF状态，所述切换装置(150)的所述OFF状态阻止电压暴露于所述电压调节电路(100)的充电触点(130)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中降低所述输入电压(VIN)以输出具有小于所述最大输出电压(Vout_max)的所述量值的所述输出电压(VOUT)包括：
将所述输入电压(VIN)与上电压平线区阈值(Vupper_thresh)进行比较，所述上电压平线区阈值(Vupper_thresh)大于所述输入电压阈值(Vin_thresh)；及
在所述输入电压(VIN)超过所述上电压平线区阈值(Vupper_thresh)时，由所述电压调节器(200)的切换式DC-DC转换器(230)按比例降低所述输入电压(VIN)以产生不违反所述最大输出电压(Vout_max)的所述输出电压(VOUT)。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在所述输入电压超过所述输入电压阈值(Vin_thresh)且不超过所述上电压平线区阈值(Vupper_thresh)时，由线性DC-DC转换器(240)降低所述输入电压(VIN)以输出不违反所述最大输出电压(Vout_max)的恒定预定输出电压(VOUT)。
15.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述助听装置的所述电组件包括下列项中的至少一者：麦克风、信号处理器、音频放大器、相关电路及扬声器。
16.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述降压电池(202)包括锌空气电池。
17.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述降压电池(202)包括镍金属氢化物NiMH电池。
18.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述升压电池(202)包括可再充电银锌电池。
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