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VC52S 超低功耗心率与血氧检测传感器 —— 智慧健康监测的理想选择

成都维客昕微电子有限公司倾力打造的VC52S传感器，是一款专为心率与血氧检测而研发的高性能产品。该产品凭借超低功耗设计、精密的模拟与数字接口以及完善的光学与结构设计，成为现代健康监测设备和智能穿戴产品的核心组件。本文将全面介绍VC52S的各项技术特性、应用电路设计、封装尺寸、LED光学布局以及包装和湿敏等级等详细参数，为各界客户提供准确的产品信息与设计指导。

一、产品概述

VC52S传感器采用超低功耗设计，其模拟电源供电范围为3.0V3.6V，保证在各种供电条件下均能稳定运行。该传感器采用I2C接口通信，最高支持400KHz时钟速率，设备地址为0x33，方便与MCU等控制单元集成。内置128Byte FIFO缓存及4个高灵敏度光电二极管，实现心率与血氧的高精度采样和检测。产品封装选用LGA22（尺寸为5mm×4mm×0.92mm），符合RoHS环保标准，既适用于消费类穿戴产品，也满足工业级智能监测需求。

二、核心技术特性

1. 超低功耗设计

工作模式功耗

心率模式：在25Hz采样频率下（包含LED驱动），仅需约40μA；

血氧模式：在相同采样频率下功耗为400μA；

未佩戴状态：功耗降至约2μA@1Hz；

休眠状态下的电流低至约400nA。

电源要求

模拟电源：3.0V至3.6V；

接口电源：1.8V至3.6V。

通过极低的功耗设计，VC52S不仅延长了便携设备的电池续航，同时也满足了长时间监测的低功耗要求。

2. 高精度采样与检测

采样频率可配置

VC52S支持10~500Hz的信号采样频率，适应不同应用场景下的心率与血氧监测需求。

LED电流调控

LED驱动电流范围可调，从1.25mA到155mA均可灵活设定，确保在各种环境下均能输出稳定的光信号。

光学方案

红外LED主要用于血氧检测与佩戴识别；同时产品内集成4个高灵敏度的Photodiode，实现对心率和血氧信号的精准捕捉。

肤色等级检测

针对不同肤色的检测需求，产品在心率模式上提供14级皮肤色分级，而在血氧模式上可达到15级，参考了[PANTONE Skin Tone Guide]标准，确保对肤色的精细区分。

3. 数字接口与内部集成

I2C通信接口

支持最高400KHz的时钟频率，通过7位设备地址（0x33）与主控系统实现高速稳定的数据传输。

内置FIFO设计

配备128Byte FIFO缓存，有效缓解数据传输瓶颈，确保采样数据的实时处理与存储。

三、引脚配置与应用电路设计

1. 引脚配置

VC52S的引脚布局经过精心设计，确保各项功能信号的合理分配与抗干扰能力。主要引脚说明如下（部分关键引脚）：

GLED（绿光负极）、VCP（绿光电源）：用于绿光LED驱动；

ILED（红外负极）：为红外LED提供驱动；

RLED（红灯负极）：对应红光LED的驱动；

DVDD、AVDD、VDDIO：分别为数字、模拟与接口供电，每个供电口均要求配备100nF去耦电容；

SCL__与__SDA：I2C时钟与数据线，分别承担高速数据传输任务；

INT__与__RSTN：分别为中断输出和复位信号，确保外部控制的及时响应。

引脚均按照图2与表2详细说明，所有未标记的NC引脚均建议保持浮空，避免接入电源或接地，以防影响芯片工作稳定性。

2. 推荐应用电路

为了保障VC52S在实际应用中发挥最佳性能，规格书中提供了详细的推荐应用电路图（图3）。设计中主要注意以下几点：

电源设计

心率模组建议采用独立LDO供电。若MCU通信及中断、复位信号采用1.8V，则VDDIO须单独接1.8V电源；采用3.3V时则可与VDD合并。

去耦电容布局

C5、C6、C8等去耦电容应尽量靠近VC52S的相应引脚布置，同时建议在心率模组的LDO输出端组合配置10μF与100nF电容，提升整体稳定性。

LED参数

图中Green、IR、RLED的LED参数都有明确要求，务必严格按照规格选择对应参数的LED，确保芯片性能得到充分保障。

四、LDO及电源设计要求

为确保心率与血氧检测模块稳定供电，规格书对LDO性能提出了严格要求：

输出电压纹波

LDO输出电源的纹波峰峰值应小于40mV。

负载瞬态响应

当电流从1mA瞬变至100mA时，LDO的输出稳定时间应小于50μs，稳定压降控制在10mV以内。

特别注意，给心率模组供电的LDO输出不得出现超过3.6V的持续电压或脉冲电压，以防损坏芯片。

五、封装外形尺寸与焊接工艺

1. LGA22封装

VC52S采用LGA22封装，外形尺寸为5mm×4mm×0.92mm。详细封装尺寸由图4与表3给出，各尺寸参数均经过严格检测，确保产品在组装与应用中的稳定性与可靠性。

2. 推荐回流焊曲线

为实现最佳焊接效果，规格书中提供了推荐的回流焊温度曲线（图5），该曲线为制造工艺提供了关键参数，帮助工程师掌握热焊过程中的温度变化与焊点质量控制。

六、光学结构与LED布局设计

VC52S在光学设计方面具有多项创新：

1. LED布局与尺寸

单色与双色镜片设计

规格书中图6、图7及图8分别展示了LED布局及对应的丝印开窗尺寸设计，针对单色镜片和双色模镜片均有详细建议。

隔光辅料设计

图9提供了硅胶框隔光辅料的尺寸图，确保芯片与LED之间实现完全隔光，避免窜光现象。

2. 布局设计注意事项

漏光防护

运动版方案对漏光处理要求严格：VC52S与镜片距离应控制在0.1mm以内；周边设计有硅胶框隔光辅料，且要求组件在VC52S周围0.6mm范围内不得放置其他元器件。

丝印镜片要求

镜片透光率推荐在90%以上，透射波长范围400至1000nm；单色镜片厚度不超过0.5mm，双色模镜片不超过1.1mm，材质建议采用硬质玻璃或亚克力。

此外，若设计方案中需对结构、硬件或光路进行调整，必须与维客昕微电子提前沟通评估，确保不影响最终性能。

3. 结构设计要点

图10详细说明了VC52S与镜片之间的结构设计要求，包括各层高度参数（如焊锡膏厚度、底壳防水胶高度、FPC背胶高度等）的协调设计。设计时应保证VC52S与底壳平齐，确保镜片与VC52S之间的距离不超过0.1mm，同时隔光辅料的高度应略大于底壳、FPC背胶等各层之和，以有效阻隔LED漏光。对于双色模结构，图11则提供了相应的设计要点，保证最终成品在测深肤色及其他应用场景下均能达到理想效果。

七、包装信息及湿敏等级

VC52S采用卷带包装形式，每盘包含3000片。产品的湿敏等级为3级（MSL3），包装过程中采用防潮袋抽真空，内含干燥剂与湿度指示卡，确保出厂时产品处于最佳状态。根据规格，未拆封情况下产品可在温度低于25℃、相对湿度小于50%RH的环境中保存长达12个月，为客户提供了充足的库存与物流保障。

八、LED性能参数及辅料说明

为了确保心率与血氧检测芯片的高效运行，VC52S对LED的光效及电气参数提出了严格要求，具体参数如下表所示：

Green LED

波长：525nm

发光效率：2000mcd@20mA

正向压降：小于3.2V@20mA

正向最大电流：100mA

IR LED

波长：940nm

发光效率：2.5mW/sr@20mA