指尖上的健康专家,上海贝岭血氧仪应用方案
发表时间:2023-02-20浏览次数:1754

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。

指夹式血氧仪的测量原理是根据还原血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO2)对红光和红外光的吸收能力不同,用两束不用波长的光(红光和红外光)照射人体指端而由光敏组件获取测量信号,所获取信息经过处理后分析出血氧饱和度值。

image.png

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

image.png


运算放大器选型表

Part No.

Channel

Noise @ 1KHz
  Typ(nV/
)

Power
  Supply

GBW
  (MHz)

Slew Rate
  (V/
μs)

Iq/CH
  (
μA)

Input Bias
  Current
  (pA)

Maximum
  Vos(mV)

Rail to
  Rail Input
  /Output

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


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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