배터리 구동 자작 ESP32 회로

사물인터넷 기기라고 하면

wall power로 구동하는 경우도 있지만,

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실제로는 콘센트 없이 동작해야 하는 경우가 많습니다.

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예를 들어

화분에 들어가는 토양습도 센서 같은 경우,

항상 콘센트 근처에 둘 수는 없습니다.

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그래서 결국 필요한 건

“배터리 + 전원관리 회로”입니다.

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제가 실제로 설계한 ESP32 전원 구조를 공유해보겠습니다.

"이 보드는 실제로 토양습도 데이터를 측정하고

앱으로 전송하는 IoT 시스템에 사용되고 있습니다."

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일단 USB회로부터 시작하겠습니다. 배터리없이 USB로도 구동할 필요도 생깁니다.

아래는 USB-C 회로입니다. (KiCad 편집화면을 캡쳐하였습니다.)

일단 외쪽에 USB-C 심벌이 있고, 오른쪽에 USB신호를 전달하는 두 신호선(라벨 = USB_DP과 USB_DN)이 있습니다. 의미는 data positive, data negative입니다.

그리고 아래에는 전압 안정용 커패시터1개와 과도한 입력전압을 제한하는 양방향 다이오드(LESD0505)가 3개 있습니다. 이것들은 정전기에 의한 고전압으로부터 회로를 보호하는역할을 합니다.

USB가 제공하는 5V는 +5V로 전달되고, GND는 회로의 그라운드(GND)입니다.

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그다음은 전원입력회로입니다. 이 회로는 USB 5V 또는 건전지 3V (라벨= 3V0, AA 건전지2개 직렬) 전원을 Buckboost 컨버터로 전달(라벨, VIN)하는 역할을 합니다.

만일 둘 중 하나라도 전원이 있으면 그 전원을 VIN으로 전달합니다.

둘 다 연결되어 있으면 5V를 VIN에 전달하고, 3V쪽으로 역류하지 않도록합니다. (AO3401의 역할)

그 다음은 Buckboost 컨버터입니다. Buckboost를 사용하는 이유는, 새 AA건전지는 약 1.7V이므로 2개 직렬 AA는 3.4V를 공급합니다.

그래서 ESP32가 필요로하는 3.3V보다 높으므로 3.3V로 약간 감압할 필요가 있습니다.

그러나 배터리가 방전되면서 전압이 3V이하로 떨어지므로, 이 전압을 다시 3.3V로 승압할 필요가 있기 때문입니다.

VIN으로 입력된 전원은 오른쪽 아래의 POW_TCP에서 3.3V로 출력됩니다.

이 회로는 TPS63020의 메뉴얼에 있는 구성예를 거의 그대로 따른 것입니다.

제 회로의 C6, C7이 예시의 C1,

제 회로의 C3가 예시의 C3,

제 회로의 C4, C5, C8, C9가 예시의 C2에 해당합니다.

마찬가지로 예시의 R1,R2의 비율 그대로 제 회로의 R6과 R7이며,

예시의 R3가 제 회로의 R5입니다.

마지막으로 인덕터 L1은 그대로 1uH입니다.

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마지막으로 ESP32입니다.

ESP32의 3V3핀(3.3V입력)은 TPS63020에서의 출력 POW_TPS가 연결되고 GND핀은 회로의 GNC에 연결합니다.

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결론적으로 이 회로는

USB 5V 또는 AA 배터리를 입력으로 받아

항상 안정적인 3.3V를 만들어

ESP32를 구동하는 구조입니다.

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참고로 이 보드는 제가 직접 설계한 IoT 보드입니다.

ESP32 + 센서 + 전원회로 + PCB 설계까지
처음부터 만드는 과정을 정리한 강의도 있습니다.

관심 있으신 분들은 참고하셔도 좋을 것 같습니다 🙂

https://inf.run/ZeYXg?utm_source=tistory

센서데이터를 수집하는 내가 만드는 ESP32 IoT 기기 - 초보자·아두이노 사용자| GreenTam - 인프런 강