Silicon Labs 익스플로러 키트 XG24-EK2703A의 전원 분배

한국 기술 지원 포럼 기술 조언
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Silicon Labs 익스플로러 키트 XG24-EK2703A의 전원 분배

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EFR32xG24 익스플로러 키트의 전원 토폴로지에 대한 위 그림은 기판의 전원 입력, 변환, 그리고 분배 방법을 보여줍니다. 시스템의 안정적인 동작과 에너지 효율을 확보하기 위해, 주 설계는 USB 전원 공급에 기반하고 있으며, 외부 전원 입력도 지원하며, 그리고 자동 차단 및 저전력 최적화 기능을 포함하고 있습니다.

전원 입력 및 변환

1. USB Type-C 전원 입력

  • 입력 전압: 5 V (USB 버스를 통해 공급).
  • 인터페이스 기능: 전원과 함께 디버깅 통신 인터페이스 제공.
  • 전류 용량: USB 호스트에 따라 다름.

2. LDO 레귤레이터

  • 변환 기능: USB 입력 5 V를 3.3 V (VMCU)로 강하하여 핵심 칩 및 주변 장치에 전원 공급.
  • 출력 특성: EFR32MG24의 전원 품질 요구사항을 충족하는 낮은 잡음 및 높은 안정성.
  • 효율: 일반적으로 약 85%의 효율로, 저전력 시나리오에 적합.

3. 자동 차단 회로

  • 작동 메커니즘: USB 케이블이 연결되지 않으면 LDO의 출력이 자동으로 차단. VMCU에 외부 전원 공급 시, USB 케이블이 제거되고 다른 전원 공급원이 연결되지 않아야 역전류로 인한 LDO의 손상을 방지할 수 있음.
  • 부품: 안전한 전원 경로를 보장하기 위해 MOSFET 기반의 차단 회로 사용.

전원 분배

1. 코어 전원 레일

  • VMCU (3.3 V): LDO의 출력으로, EFR32MG24 메인 칩, 메모리, 주변 장치 및 일부 확장 인터페이스 (예: mikroBUS, Qwiic)에 전원 공급.
  • 5 V: USB 입력에서 직접 공급되며, 브레이크아웃 패드 및 mikroBUS 소켓을 통해 5 V 전원을 필요로 하는 외부 모듈 (예: 센서, 디스플레이)에 전원 제공.
  • 3.3 V (LDO 출력): VMCU와 동일한 레일로, 브레이크아웃 패드를 통해 안정적인 3.3 V 전원 제공.

2. 외부 전원 입력

  • 입력 조건: USB 케이블이 제거되고 다른 전원 공급원이 연결되지 않은 경우에만 3.3 V 외부 전원을 VMCU 핀을 통해 공급 가능.
  • 기술 노트: USB와 외부 전원을 동시에 연결하면 전원 충돌이 발생하여 LDO가 손상될 수 있음. 항상 “단일 전원 입력” 원칙 준수 필요.

결론

EFR32xG24 익스플로러 키트의 전원 토폴로지는 USB 전원이 주전원으로, 그리고 외부 전원이 보조 수단으로 설계되어 있으며, 자동 차단 및 저전력 기술이 결합되어 있습니다. 이는 시스템의 안정성을 보장하면서 IoT 애플리케이션의 에너지 절약 및 편의성 요구를 충족합니다. 개발자는 시나리오에 따라 USB 전원 (디버깅 모드) 또는 외부 전원 (독립 실행 모드)을 선택할 수 있으며, 하드웨어 손상을 방지하기 위해 전원 입력 선택에 주의해야 합니다.

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영문 원본: Power Distribution of Silicon Labs Development Board XG24-EK2703A