【应用】思瑞浦提供高精度高可靠信号链及电源管理产品，助力血氧仪等家用医疗设备实现智能化、精确化

随着疫情防控政策的调整，血氧仪成为了居民居家健康检测的首选医疗设备。近一段时间，血氧仪的需求大幅攀升，已出现供不应求甚至断货情况。那么，为什么血氧会成为判断自身健康状况的重要指标呢？这要从新冠病毒会影响血氧浓度说起。

血氧，即血氧饱和度（SpO₂），也就是在人体血液中，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，这是衡量人体是否健康的重要指标。

血氧仪的原理是基于氧化血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸收差异特性，氧化血红蛋白会吸收更多的近红外光，允许更多的红光通过，而脱氧血红蛋白则恰恰相反，会主要吸收红光允许更多的红外光通过。利用上述原理，每个血氧仪内部的传感器探头会包含两个发光二极管，一个发出红光，另一个发出近红外光，与传感器探头对应还会有一个光电接收器，接收器会测量每个波长下的透射光强度，将二者读数的差异通过算法最终得到血氧浓度。

血氧仪应用方案框图

应用于血氧仪的信号链产品

1. 运算放大器

血氧仪的分立方案中一般会有运算放大器的需求，用于传感器小信号放大、光电转换或者降噪滤波等。

思瑞浦的LMV358B是一款高性价比的低压运算放大器，支持轨至轨的输入和输出，其独有的正偏Vos，可以避免较小的输入信号因为Vos为负值被抵消而难以检测的问题。运放每通道静态电流只有80μA，适合电池供电等对功耗有要求的场景。

另一款思瑞浦运放产品推荐TP243x，偏置电流仅有0.3pA，适合作为I/V转换使用，同样支持轨至轨的输入和输出，Vos最大仅有1mV，支持多种封装。

• LMV358B主要性能
  

供电范围：2.5~5.5V

失调电压：+2mV Typical (+1mV~+4mV)

静态电流：80μA Typical (per CH)

带宽 & 压摆率：1MHz & 0.7V/μs

• TP243x主要性能

供电范围：2.2~5.5V

失调电压：1mV max

偏置电流：0.3pA Typical

静态电流：190μA Typical (per CH)

带宽 & 压摆率：1.6MHz & 0.9V/μs

2. 模拟开关

血氧仪内部需要来回切换红外光二极管和红光二极管，会用到一颗模拟开关。

思瑞浦的TPW1221是一款高性能的单刀双掷模拟开关，具有0.6ohm的超低导通阻抗，输入信号的电压支持负压，Vcc电压支持低至1.65V，可适配1.8V的电源系统，同时具有非常低的静态电流，大大提高了产品的续航时间。TPW1221的Latch-up能力高达600mA，远远高于业界平均水平，可显著提升产品的可靠性，另外还具有DFN1.4X1.8-10小封装，适合对体积有要求的场景。

• TPW1221主要性能
  

输入电压：1.65~5.5V

通道数量：2-ch SPDT

导通阻抗：0.6ohm typical

信号带宽：80MHz

静态电流：1μA Typical

3. 模数转换器ADC

传感器采集到的信号经过运放调理后，还需要模数转换器ADC采样才能进入MCU处理，分辨率一般要求12bit以上，如果MCU内部没有集成或者系统需要更高精度的ADC，一般会采用分立方案。

思瑞浦的TPC512x是一颗12bit的SAR ADC，支持8~16通道的单端输入和1MHz的采样速率，有两种可选输入量程（0~Vref或者0~2*Vref），芯片还支持Power-down模式以节省功耗，此操作可通过软件修改寄存器或者配置GPIO来实现。

• TPC512x主要性能
  

架构：SAR ADC

分辨率：12 bit

INL/DNL：±0.4LSB/±0.5LSB Typical

采样速率：1MHz

对外接口：SPI

4. 数模转换器DAC

为了控制发光二极管的驱动电路或对传感器回传的信号进行DC校准，可以通过数模转换器DAC来实现，分辨率一般大于12bit即可。

如果采用分立方案的话，可以考虑思瑞浦的TPC112Sx，这是一颗12bit单端输入的DAC，通道数量有1/4/8三种可选，在正常工作模式下DNL小于±1 LSB，可以保证12位无失码分辨率，内部集成的POR 电路来确保系统刚上电的时候DAC输出为零电平，直到接收到一个写命令，片上集成的缓冲输出级可以保证信号轨到轨输出，用户可以使用三线制控制方式进行控制，最高速率可以接受30MHz，兼容标准的SPI、QSPI、MICROWIRE 总线方式。

• TPC112Sx主要性能
  

供电范围：2.7~5.5V

分辨率：12 bit

INL/DNL：±0.25 LSB/±0.05 LSB Typical

输出电压：0~Vref

应用于血氧仪的电源管理产品

1. 线性充电器Charger

血氧仪设备的供电一般为两节干电池，也有部分产品使用到锂电池。

电池的Charger推荐思瑞浦的TPB4056，这是一款高性价比、高集成度的单电池锂离子电池线性充电器或聚合物电池线性充电器。支持通过USB或AC适配器进行CC/CV充电，低BOM组件要求使整个系统体积更小。充电电流可通过外部电阻完全编程，最高可达1000mA。当充电电流降至设定最小充电电流以下时，自动终止充电周期。TPB4056集成了电流监控、UVLO、OVP功能，可防止芯片损坏。

• TPB4056主要性能
  

Vin max：26.5V

充满电压：4.20V or 4.35V

最大充电电流：1000mA

封装：ESOP8、DFN2X2-8

2. 升压转换器Boost

由于MCU、Sensor等器件通常工作在3.3V，这就需要使用升压转换器Boost将两节干电池的3.0V电源升压到3.3V给后面的MCU、sensor等供电。

思瑞浦的TPQ05100，是一颗适用于低压系统的同步型升压转换器。具有小于200nA的超低静态电流，输出电压2.5V ~ 5.5V可调，芯片支持下行模式和直通模式以适应不同应用场景。在下行模式下，芯片可调节输出电压至所期望的水平，在直通模式下，芯片就像一个输出电压跟随的开关。

• TPQ05100主要性能
  

输入范围：0.9~5.5V

输出范围：2.5~5.5V

输出电流：600mA max

转换效率：96% @10~300mA

封装类型：WLCSP-6、DFN2X2-6

3. 电压基准

ADC/DAC需要配合精密的基准源才能更高效的发挥作用，思瑞浦提供了不同规格的电压基准可供选择。

TPR6040Fxx是Shunt型基准，A等级的精度为0.1% max，温飘25ppm/℃，B等级的精度为0.2% max，温漂50ppm/℃。TPR35xx是Series型基准，最高输入电压5.5V，以上两种基准芯片都有多个输出电压版本可以选择。

• TPR6040Fxx主要性能
  

基准类型：Shunt型

精度：0.1%/0.2% max

温漂：25/50ppm/℃ max

Isink：0.15~15mA

封装：SOT23-G

• TPR35xx主要性能
  

基准类型：串联型

供电范围：2.1~5.5V

输出精度：0.2% max

温漂漂移：50ppm/℃ max

封装：SOT23-G

4. 线性稳压器LDO

由于Sensor对噪声非常敏感，为了避免开关电源噪声的影响，通常采用LDO来供电，血氧仪受限于空间要求，需要小封装器件。

思瑞浦DFN封装的低压LDO--TPL710，产品具有非常低的静态电流，当负载动态变化时能够做到快速响应；外围稳定仅需2.2μF的陶瓷电容；全系产品都支持限流和过热保护，大大提高了产品的可靠性；还支持EN控制；可以输出1.0~3.6V之间的固定电压；有多种封装可以选择，包括SOT23-3、SOT23-5，还有适合小体积需求的DFN 1X1-4封装。

• TPL710主要性能
  

供电范围：2.4~6.0V

输出电流：200mA max

静态电流：1.4μA typical

Vdrop：170mV@400mA

PSRR：53dB@1MHz

血氧仪作为目前备受关注的家用医疗产品，短时间内需求量激增。对于上游芯片供应商而言，这非常考验产品的按时交付能力，同时又因血氧仪独特的医疗属性，测量精确性和质量可靠性更是缺一不可。

思瑞浦凭借高性能、高精度、高可靠性的产品优势，以及严格的质量管理体系和稳定完善的交付体系，与医疗健康龙头客户建立了长期合作与供货关系。思瑞浦将持续产品创新正向研发，为家用健康医疗设备智能化、精确化的升级提供成熟的技术方案，为家庭健康构筑“芯”堡垒！