Silicon LabsのエクスプローラキットXG24-EK2703Aの電源分配

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Silicon LabsのエクスプローラキットXG24-EK2703Aの電源分配

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EFR32xG24エクスプローラキットの電源トポロジ図（上図参照）は、ボードの電源入力、電圧変換、および分配のメカニズムを示しています。コア設計はUSBの電源供給に依存し、外部の電源入力をサポートし、自動絶縁と低消費電力の最適化を統合して、安定したシステム動作とエネルギー効率を確保しています。

電源入力と変換

1. USB Type-C電源入力

  • 入力電圧： 5V（USBバスより供給）
  • インターフェース機能： 電源とデバッグ用通信インターフェースの両方を提供します
  • 電流容量： USBホストに依存します

2. LDO（低ドロップアウト）レギュレータ

  • 変換機能： 5V USB入力を3.3V（VMCU）に降圧し、コアチップおよび周辺機器に電力を供給します
  • 出力特性： 低ノイズ、高安定性で、EFR32MG24の電源品質要件に対応しています
  • 効率： 標準効率は約85%で、低電力のシナリオに適しています

3. 自動絶縁回路

  • 動作原理： USBケーブルが抜かれると、USB電源からLDOを自動的に切り離し、外部電源からの逆電流がUSBインターフェースに流れるのを防ぎます
  • 構成部品： ダイオードまたはMOSFETベースの絶縁回路で、安全な電源経路を確保します

電源分配

1. コア電源レール

  • VMCU（3.3V）： LDOからの出力で、EFR32MG24メインチップ、メモリ、周辺機器、および一部の拡張インターフェース（mikroBUS、Qwiicなど）に電源を供給します
  • 5V： USB入力から直接供給され、ブレークアウトパッドおよびmikroBUSソケットを介して、5V電源を必要とする外部モジュール（センサ、ディスプレイなど）に供給されます
  • 3V3（LDO 出力）： VMCUと共通のレールで、ブレークアウトパッドを介して安定した 3.3V電源を供給します

2. 外部電源入力

  • 入力条件： 3.3Vの外部電源は、USBケーブルが取り外され、ボードに他の電源が接続されていない場合にのみ、VMCUピンから供給できます
  • テクニカルノート： USBと外部電源を同時に接続すると、電源の競合が発生し、LDOまたはメインボードが損傷するおそれがあります。必ず「単一の電源入力」の原則に従ってください

まとめ

EFR32xG24エクスプローラキットの電源トポロジは、USB電源を主電源とし、外部電源をバックアップ電源として、自動絶縁および低消費電力技術を組み合わせた設計になっています。これにより、IoT アプリケーションの省エネおよび利便性の要件を満たしながら、システムの安定性を確保します。開発者は、シナリオに応じてUSB電源（デバッグモード）または外部電源（スタンドアロン動作モード）を選択できますが、ハードウェアの損傷を防ぐため、電源入力の選択には注意が必要です。

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オリジナル・ソース（English）