指尖上的健康专家，上海贝岭血氧仪应用方案
指夹式血氧仪是用来监测血氧饱和度的一种小型仪器，体积小、功耗低、使用方便、便于携带。测量时只需将手指插入指夹式光电传感器中，即可测量血氧饱和度值和脉率。血氧饱和度指的是血液中被氧结合的氧合血红蛋白的容量，占全部可结合的血红蛋白容量的百分比。它是反应人体是否缺氧的一个重要的指标，是体现呼吸循环的重要生理参数。血氧饱和度正常值应该在95%-100%，如果低于94%，就需要引起警惕，尽快到医院检查缺氧的原因。
随着我国人口老龄化速度不断加快，人们对慢病预防和健康管理的需求呈上涨趋势。例如，患有心脑血管疾病的病人会因血液黏稠、冠状动脉硬化、血管腔狭窄从而导致供氧困难。由于病毒感染等原因造成的呼吸系统疾病，患者也会因为呼吸困难导致吸入氧气量不足。如果患者重度缺氧，得不到及时供氧抢救，很可能有生命危险。因此，这类人群需要长期监测血氧含量，预防危险发生。指夹式血氧仪正是一款具备“预防”属性的家用健康设备。
图1 指夹式血氧仪原理框图
图1为指夹式血氧仪原理框图，图中，模拟开关用于切换红光led和红外光led灯，led灯发射电流可达到几十ma，因此要求模拟开关具有低导通电阻特性。红光和红外光led由通用运放和三极管构成的恒流电路驱动，具有较高的电流精度和较低的温度漂移。在光敏接收管侧，运放用于实现光电转换，一般选用低噪声运放，能够更好地提高系统的分辨率。在电源拓扑上，一种是采用两节干电池(3v)供电，通过dc-dc升压到3.6v，再通过ldo降压给系统各电路使用，另一种采用锂电池供电，可以循环充电使用。
1、 模拟开关
超低导通电阻模拟开关bl1555：
l 宽工作电压范围：1.65~5.5v
l 超低导通电阻：0.3ω
l -3db 带宽：33mhz
l 静态电流：小于 1ua
l 高隔离度：-66db
l 工作温度范围：-40~ 125℃
l msop10，qfn1.8x1.4-10l 封装可选
模拟开关选型表 | ||||||||
part no. | ch | type | ron | bandwidth | vcc(min) | vcc(max) | operation temperature | package |
bl1555 | 2 | 1:2 | 0.3ω | 33mhz | 1.65v | 5.5v | -40~＋125℃ | msop10，qfn1.8×1.4-10l |
表1 模拟开关选型表
2、 运算放大器
运算放大器选型表 | |||||||||||
part no. | channel | noise @ 1khz | power | gbw | slew rate | iq/ch | input bias | maximum | rail to | package | |
bl321l | 1 | 27 | 2.1~5.5 | 1 | 0.6 | 40 | 1 | 3.5 | y | sot23-5 | |
bl3782 | 2 | 13 | 2.1~5.5 | 6 | 4.2 | 470 | 1 | 3.5 | y | sop8,msop8 | |
bl3784 | 4 | 13 | 2.1~5.5 | 6 | 4.2 | 470 | 1 | 3.5 | y | tssop14 | |
表2 运算放大器选型表
3、 ldo
低噪声高电源抑制比ldo bl9161g, bl9162：
l 宽工作电压范围
l 良好的电源抑制比指标
l 低关断电流
l 低dropout电压
l 内置过热保护功能
l 快放电功能
l dfn1x1-4l,sot23-5,sot23-3,sc70-5封装
ldo选型表 | |||||||
part no. | vin | vout | output accuracy | psrr | iq | iout(max) | package |
bl9161g | 2.2~6v | 1.2~3.3v | 2% | 75db | 70ua | 300ma | sot23-5, sot23-3, sc70-5, dfn1×1-4l |
bl9162 | 1.6~5.5v | 1.0~4v | 2% | 87db | 45ua | 300ma | sot23-5, sc70-5, dfn1×1-4l |
表3 ldo选型表
4、 锂电池充电芯片
线性充电管理芯片bl4054b，bl4056c：
l 锂电池正负极反接保护（部分型号）
l vcc 输入端反接保护（部分型号）
l 可编程充电电流
l 恒定电流/恒定电压
l 温度自适应可实现充电速率最大化
l 精度达到±1%的预设充电电压
l 自动再充电
l c/10 充电终止
l 2.9v涓流充电
l 软启动限制浪涌电流
锂电池充电芯片选型表 | ||||||
part no. | vin | series cells | max. charger | charger type | output accuracy | package |
bl4054b | 4.25~6.5v max. 10v | 1 | 800ma | linear | 4.2v±1% 4.3v±1% 4.4v±1% | sot23-5 tsot23-5 |
bl4056c | 4.2~9.0v | 1 | 1a | linear | 4.2v±1% 4.35v±1% | esop8 |
表4 锂电池充电芯片选型表
5、 dc-dc升压电路
bl8536和me2188是pfm高效同步升压电路，静态电流低，外围电路简单，非常适合干电池供电的电子产品应用。
l 效率达93%以上
l 0.9v低启动电压
l 同步整流，不需外围肖特基二极管
dc-dc升压选型表 | ||||||
part no. | vin | iq | switching frequency | output current | output accuracy | package |
bl8536 | 0.9v~5v | 8µa | 1mhz | 300ma | 2% | sot23-3 sot89-3 |
me2188 | 0.9v~5v | 7.5µa | 320khz | 300ma | 2% | sot23-3 sot89-3 |
表5 dc-dc升压芯片选型表
6、 低压mosfet
blm2301和blm2305为采用沟槽技术的p沟道低压mosfet， 具有极低的导通电阻，低至0.7v的栅极开启电压非常适合采用电池供电的便携电子产品。
低压p沟道mosfet选型表 | ||||||
part no. | bvdss | id | vgs | vgs（th） | rdson（vgs=2.5v） | package |
blm2301 | 20v | 3a | 12v | 0.7v | 140mω max. | sot23-3 |
blm2305 | 20v | 4.1a | 12v | 0.7v | 75mω max. | sot23-3 |
表6 低压p沟道mosfet选型表
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