VC9202

VC9202+VP60A2 方案数据手册 正式版本：1.0.2 发布日期：2022-10-22 成都维客昕微电子有限公司 VC9202+VP60A2 方案数据手册 目录 1 产品简介 ............................................................................................................................... 2 1.1 概述 ............................................................................................................................ 2 1.2 功能框图 .................................................................................................................... 2 1.3 方案命名规则 ............................................................................................................ 2 1.4 特点 ............................................................................................................................ 3 2 技术指标 ............................................................................................................................... 4 2.1 极限电气参数 ............................................................................................................ 4 2.2 推荐工作条件 ............................................................................................................ 4 2.3 时序参数 .................................................................................................................... 5 2.3.1 IIC 时序参数 ...................................................................................................... 5 3 管脚定义 ............................................................................................................................... 7 3.1 管脚分布图 ................................................................................................................ 7 3.2 管脚定义 .................................................................................................................... 7 4 交互接口 ............................................................................................................................... 8 5 典型应用框图 ....................................................................................................................... 9 5.1 典型应用电路 ............................................................................................................ 9 5.1.1 电源选择 ......................................................................................................... 10 5.1.2 上电时序 ......................................................................................................... 11 5.1.3 复位 ................................................................................................................. 11 5.2 PD 连接.................................................................................................................... 12 5.3 LED 性能参数及辅料说明 ..................................................................................... 13 5.4 推荐光学设计 .......................................................................................................... 14 6 封装外形尺寸 ..................................................................................................................... 15 6.1 封装示意图 .............................................................................................................. 15 6.2 封装标识 .................................................................................................................. 16 7 包装信息及湿敏等级说明 ................................................................................................. 16 8 SMT 回流焊要求 ................................................................................................................ 17 8.1 无铅回流焊曲线示意图说明 .................................................................................. 17 9 修订记录 ............................................................................................................................. 18 10 联系信息 ............................................................................................................................. 19 成都维客昕微电子有限公司 [1] VC9202+VP60A2 方案数据手册 1 产品简介 1.1 概述 VC9202 是一款集成了 3 个物理通道、2 个可调整逻辑通道的健康监测传感器芯片，支持 高精度运动心率（HR）和静态血氧饱和度（SPO2）等监测功能，并具备超低功耗特性以及活 体识别功能，适用于智能手表、智能手环等可穿戴智能设备。 1.2 功能框图 图 1-1 VC9202 功能框图 1.3 方案命名规则 VC9202 +VP60A 2 AFE型号 PD型号 PD个数 图 1-2 方案命名规则图 成都维客昕微电子有限公司 [2] VC9202+VP60A2 方案数据手册 1.4 特点 ⚫ 超低功耗  心率模式典型功耗 40𝜇𝐴 @ 25Hz，包含 LED 发光功耗  血氧模式典型功耗 400𝜇𝐴 @ 25Hz，包含 LED 发光功耗  未佩戴功耗：~2𝜇𝐴 @1Hz  休眠电流：~400nA ⚫ 活体检测  光+电+算法复合传感技术检测佩戴 ⚫ 芯片内置功能  自动调光  自动佩戴检测 ⚫ 内置 FIFO  128Bytes ⚫ 通信接口  IIC 时钟最高支持 1MHz  IIC7 位设备地址为 0x33 ⚫ 关键电气特性  AVDD:3.0V~3.6V  DVDD:3.0V~3.6V  VDDIO: 1.8V~3.6V ⚫ 封装  QFN 封装  尺寸：3mm*3mm*0.55mm,16PIN ⚫ 可支持的典型应用  心率  血氧  佩戴检测 ⚫ 算法占用空间  心率算法的空间：25Hz：1.6kRAM，9.8kROM  血氧算法的空间：25Hz：2.1kRAM，6.4kROM 成都维客昕微电子有限公司 [3] VC9202+VP60A2 方案数据手册 2 技术指标 2.1 极限电气参数 表 2-1 VC9202 极限电气参数 参数 最小值 最大值 单位 AVDD 0 3.6 V DVDD 0 3.6 V VDDIO 0 3.6 V 工作温度 -30 80 ℃ ※注意： ⚫ 超出极限工作条件可能会对芯片造成永久性损坏； ⚫ 为保证芯片长期处于正常工作状态，请勿将芯片工作在极限参数下，否则会影响芯片可靠 性。 2.2 推荐工作条件 表 2-2 推荐工作条件 参数 条件/说明 最小值 典型值 最大值 单位 AVDD AFE 电源 3.0 3.3 3.6 V DVDD 数字电源 3.0 3.3 3.6 V VDDIO I/O 电源 1.8 3.3 3.6 V 成都维客昕微电子有限公司 [4] VC9202+VP60A2 方案数据手册 2.3 时序参数 2.3.1 IIC 时序参数 tHIGH t LOW tF tR SCL t SU,ST tSU,DATA tSU,SP tSU,ST tHD,DATA tBUF t HD,ST SDA START STOP START RE-START 图 2-1 IIC 时序图 表 2-3 IIC 时序参数 参数 时钟频率 时钟低电平时间 时钟高电平时间 上升时间 下降时间 开始条件建立时间 成都维客昕微电子有限公司 符号 fSCL tLOW tHIGH tR tF tSU.STA 最小值 最大值 单位 条件 - 100 - 400 - 1000 超高速模式 4.7 - 普通模式 1.3 - 0.5 - 超高速模式 4.0 - 普通模式 0.6 - 0.26 - 超高速模式 - 1000 普通模式 - 300 - 120 超高速模式 - 300 普通模式 - 300 - 120 超高速模式 4.7 - 普通模式 0.6 - 0.26 - 普通模式 𝑘𝐻𝑧 𝜇𝑠 𝜇𝑠 𝑛𝑠 𝑛𝑠 μs 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 超高速模式 [5] VC9202+VP60A2 方案数据手册 参数 开始条件保持时间 停止条件建立时间 总线空闲时间 数据建立时间 数据保持时间 数据有效时间 应答时间 总线负载电容 总线上拉电阻 成都维客昕微电子有限公司 符号 tHD,STA tSU.STO tBUF tSU,DATA tHD,DATA tVDDAT tVDACK Cload RBUS 最小值 最大值 单位 条件 4.0 - 0.6 - 0.26 - 超高速模式 4.0 - 普通模式 0.6 - 0.26 - 超高速模式 4.7 - 普通模式 1.3 - 0.5 - 超高速模式 250 - 普通模式 100 - 50 - 超高速模式 250 - 普通模式 100 - 50 - 超高速模式 - 3.45 普通模式 - 0.9 - 0.45 超高速模式 - 3.45 普通模式 - 0.9 - 0.45 超高速模式 - 400 普通模式 - 400 - 550 - 4.7 普通模式 μs μs μs ns ns μs μs pF 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 高速模式 超高速模式 KΩ - [6] VC9202+VP60A2 方案数据手册 3 管脚定义 DVDD VCP VCH GLED 3.1 管脚分布图 16 15 14 13 RLED 1 12 NC ILED 2 11 GND EPDN 3 EPDP 4 VC9202 10 SDA 5 6 7 8 AVDD VDDIO RSTN INT 9 SCL 图 3-1 VC9202 芯片管脚示意图(Top View) 3.2 管脚定义 表 3-1 VC9202 芯片管脚定义及描述 管脚编号 管脚名称 说明 1 RLED 红灯驱动管脚，接红灯阴极 2 ILED 红外驱动管脚，接红外阴极 3 EPDN PD 输入，接 PD 阴极 4 EPDP PD 输入，接 PD 阳极 5 AVDD 模拟电源，接 100nF 到地 6 VDDIO IO 口电源，接 100nF 到地 7 RSTN 复位脚，建议接 VDDIO 8 INT 中断输出 9 SCL IIC 时钟信号 10 SDA IIC 数据线 11 GND 电源地 成都维客昕微电子有限公司 [7] VC9202+VP60A2 方案数据手册 管脚编号 管脚名称 说明 12 NC —— 13 DVDD 数字电源，接 100nF 到地 14 VCP 绿灯驱动管脚，接绿灯阳极 15 VCH —— 16 GLED 绿灯驱动管脚，接绿灯阴极 4 交互接口 SCL VC9202 SDA MCU INT RSTN 图 4-1 VC9202 与主控的连接 表 4-1 VC9202 与主控连接引脚 引脚 说明 SCL IIC 时钟最高 1MHz SDA IIC7 位设备地址为 0x33 INT 中断 IO 不用上拉 RSTN 复位信号 ⚫ VC9202 支持 IIC 访问，IIC 最高支持 1MHz 时钟。IIC 的 7 位设备地址为 0x33。 ⚫ 当 VC9202 需要数据交互时，会通过 INT 引脚向主控发送中断信号。 ⚫ RSTN 下拉控制 VC9202 复位，复位之后所有寄存器恢复到默认状态。 成都维客昕微电子有限公司 [8] VC9202+VP60A2 方案数据手册 5 典型应用框图 5.1 典型应用电路 C4 GREEN 10u D4_2 RED 15 16 VDD 14 13 1 2 D3_1 D4_1 3 IR VC9202 11 10 SDA 9 SCL 4 5 6 VDDIO D2 VDD 8 7 INT D1 VP60A NC 12 VDD D3_2 C1100n C5 10u C3100n C2 100n VDDIO D3_3D4_3 VDD 主板 图 5-1 VC9202 推荐电路图 去耦电容 C1、C2、C3 在 PCB 放置时尽量靠近 VC9202 相应引脚；建议在心率小板 LDO 输出端配置 10uF 与 100nF 的电容组合，以增加心率工作稳定性；为使得采样信号质 量更佳，VC9202 需采用屏蔽罩并接地做抗干扰处理。 屏蔽罩 VC9202 VP60A 硅胶框 R_G_IR 三色 LED 图 5-2 VC9202 推荐电路 PCB 图 成都维客昕微电子有限公司 [9] VC9202+VP60A2 方案数据手册 4.5 0.3 0.8 ± 0.05 2 4.5 ± 0.1 0.15 0.3 4.5 ± 0.1 A 0.15 A-A A 图 5-3 屏蔽罩尺寸图（单位：mm） 5.1.1 电源选择 VC9202 芯片系统供电涉及 DVDD、VDDIO、AVDD 三路供电，芯片的电源都由一个 LDO 进行供电，且该 LDO 可以自由控制通断。推荐如下供电方式： 表 5-1 供电须知 电源 供电电压 说明 ⚫ AVDD 3.3V DVDD 3.3V VDDIO 1.8-3.3V 模拟电源典型供电电压为 3.3V，要求电源纹波峰峰 值应小于 40mV ⚫ VDD 必须经过去耦电路，再供电进 AVDD。 ⚫ 数字电源典型供电电压为 3.3V ⚫ 与通信电平匹配，DVDD 和 VDDIO 供电电压相同 时，可短接合并供电。 ※注：DVDD 与 VDDIO 不能单独掉电；进行心率血氧检测和佩戴检测时，LED 发光会 需要较大的电流，需要电源有较好的负载能力，且瞬态响应要符合设计要求。即要求 LDO 输 出电源纹波峰峰值应小于 40mV，且 PSRR 在 1KHz、输出电流为 50mA 时，应大于等于 65dB； 另外要求 LDO 的负载瞬态响应，电流从 1mA 瞬变为 100mA 时，LDO 的输出稳定时间应小 于 100μs，稳定压降应小于 100mV。 成都维客昕微电子有限公司 [10] VC9202+VP60A2 方案数据手册 图 5-4 LDO 瞬态响应参考 5.1.2 上电时序 图 5-5 芯片上电时序 5.1.3 复位 芯片包含三个复位源：上电复位 POR、硬件复位、软件复位。推荐使用带使能脚的 LDO 来进行上电复位。 表 5-2 供电须知 序号 复位源 1 上电复位 2 硬件 RSTN 可通过硬件拉低 RESET 引脚实现复位，并进入休眠状态。 3 软件 可通过通信接口对芯片发送软件复位命令进行复位操作。 成都维客昕微电子有限公司 说明 当 AVDD 电压上升到芯片预定 POR 阈值时即可触发 VC9202 进 入工作状态。 [11] VC9202+VP60A2 方案数据手册 5.2 PD 连接 PD 的阴极接 EPDN 脚，同时 PD 的阳极也连接芯片的 EPDP 脚。 为降低 PD 所受干扰，PCB 布局需要注意以下要点： ⚫ PD 优先布局布线，保证以最短距离走线连接到 VC9202。 ⚫ EPDN 网络线宽尽量小，建议 6mil；且 EPDN 与 EPDP 网络周围不能近距离平行走其 他信号线（IIC 与 SPI）。如果实在不能避免，与其他走线之间做铺地隔离。 ⚫ PD 周围铺铜（网络为 EPDP）,PD 与铺地之间间距大于 1.5mm，且外围铺地尽量完 整并包围 PD(包含顶层与底层)，如图 5-6、5-7 所示。 图 5-6 铺铜要求示意图(Top Layer) 铺铜（铺地） 铺铜挖空 图 5-7 铺铜要求示意图(Bottom Layer) 成都维客昕微电子有限公司 [12] VC9202+VP60A2 方案数据手册 5.3 LED 性能参数及辅料说明 VC9202 心率、血氧芯片对 Green、IR、RLED 的光效及压降要求如下表所示，可根据下 表 LED 参数自行选择 LED 供应商； 表 5-3 LED 性能参数表 LED 类型 波长（nm） 发光效率 正向压降 最大正向脉冲电流 Green 525 3000mcd@20mA 小于 2.4V@20mA 大于 75mA IR 940 2.5mW/sr@20mA 小于 1.65V@20mA 大于 75mA Red 620~660 1200mcd@20mA 小于 2.4V@20mA 大于 75mA 如无合适 LED 供应商，VCARE 有相应供应商及 LED 型号推荐，如不采用 VCARE 推荐 型号，最终产品出现任何性能问题 VCARE 概不负责。 VP60A 与 LED 之间需完全隔光，会采用硅胶框进行隔光处理，该辅料 VCARE 已经完成 开模，可直接采购，也可参考结构设计规范自行设计、使用隔光辅料。 成都维客昕微电子有限公司 [13] VC9202+VP60A2 方案数据手册 5.4 推荐光学设计 6.30 6.30 1.60 IR R GR 1.60 2.50 1.52 6.30 PD PD 1.52 2.30 6.30 0.24 R1.20 0.50 GR R IR 图 5-8 VP60A2 光路布局及尺寸图 图 5-9 VP60A2 镜片丝印开窗尺寸 上图 5-8 所示的 LED 灯为三合一封装的，在绘制 PCB 时应注意绿灯（Green）在中轴线 上！PD 为 SMD4(2.3*2.5*0.8)-4PIN 封装；PD 周围阴影部分是隔光辅料。图 5-9 为镜片开窗 的示意图。 如果采用双色模结构，开窗半径需增加至 1.5mm 如下图 5-11 所示；详细要求请参考结构 设计规范。 6.30 6.3000 1.6000 IR R GR 1.6000 2.5000 6.30 1.5200 PD PD 1.5200 2.3000 6.3000 R1.50 0.2400 GR R IR 图 5-10 VP60A2 光路布局及尺寸图 成都维客昕微电子有限公司 图 5-11 VP60A2 双色模开窗尺寸图 [14] VC9202+VP60A2 方案数据手册 6 封装外形尺寸 6.1 封装示意图 VC9202 采用 QFN 封装，示意图如下。 D D2 h 16 1 1 Laser Mark 2 b1 b L Ne E2 ： E 2 h PIN 1# e Nd TOP VIEW SIDE VIEW A1 c A BOTTOM VIEW 图 6-1 封装示意图（3*3*0.55mm） 表 6-1 封装尺寸表 MILLIMETER SYMBOL MIN MAX A 0.50 0.55 0.60 A1 0 0.02 0.05 b 0.18 0.25 0.30 b1 0.11 0.16 0.21 c 0.10 0.15 0.20 D 2.90 3.00 3.10 D2 1.55 1.65 1.75 e 0.50BSC Ne 1.50BSC Nd 1.50BSC E 2.90 3.00 3.10 E2 1.55 1.65 1.75 L h 成都维客昕微电子有限公司 NOM 0.30 0.35 0.40 0.30 0.35 0.40 [15] VC9202+VP60A2 方案数据手册 6.2 封装标识 同一批次产品具有相同的 Mark 信息，Mark 信息定义如下。 VC9202 产品型号 2227 批次编号 图 6-2 封装示意图（Top view） 7 包装信息及湿敏等级说明 VC9202 采用卷带包装形式，3k/盘，VC9202 湿敏等级为 3 级（MSL3），包装在防潮袋中 并且抽真空，内含干燥剂和湿度指示卡，出厂后在不拆封的情况下能够保存 12 个月。 在以下条件下，器件不要求特殊存储条件： ⚫ 保持在温度≤25℃并且相对湿度≤50%R.H.的条件下； ⚫ 回流焊过程最高温度不超过 255℃。 成都维客昕微电子有限公司 [16] VC9202+VP60A2 方案数据手册 8 SMT 回流焊要求 8.1 无铅回流焊曲线示意图说明 图 8-1 推荐回流焊温度曲线 成都维客昕微电子有限公司 [17] VC9202+VP60A2 方案数据手册 9 修订记录 版本 日期 修订内容 V1.0.0 2022/8/1 首次对外发布 V1.0.1 2022/9/22 增加屏蔽罩尺寸图 V1.0.2 2022/10/22 修改屏蔽罩尺寸图 成都维客昕微电子有限公司 [18] VC9202+VP60A2 方案数据手册 10 联系信息 成都维客昕微电子有限公司 成都市高新区百草路 366 号萃峰国际 23 栋 座机：（028）8319 5355 深圳办事处 深圳市宝安区西乡街道劳动社区万庭大厦 3 号楼 1003 座机：（0755）2320 0477 ====== 免责声明====== 本出版物中所述的器件应用信息及其他类似内容仅为您提供便利，它们可能由更新信息所替代。 确保应用符合技术规范，是您自身应负的责任。成都维客昕微电子有限公司（以下简称“Vcare” ）对 这些信息不作任何明示或暗示、书面或口头、法定或其他形式的声明或担保，包括但不限于针对其使 用情况、质量、性能、适销性或特定用途的适用性的声明或担保。Vcare 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