ESP32-P4 전원 입력 설계 핵심 가이드

ESP32-P4를 활용한 하드웨어 설계 시 안정적인 동작을 위해 반드시 확인해야 할 전원 설계 포인트를 정리했습니다.

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1. 기본 전원 구성 개요

ESP32-P4는 고성능 칩셋으로 여러 개의 전원 도메인을 가집니다. 내부 LDO 및 DCDC를 통해 전원을 분배하며, 복잡한 핀 구성을 이해하는 것이 첫걸음입니다.

• 주요 핀: VDD_LDO, VDD_DCDCC, VDD_HP_x, VDD_IO_x, VDD_ANA, VDD_BAT 등
• 권장 전원: 단일 전원 사용 시 3.3 V를 권장합니다.

2. 전체 전원 설계 일반 권장사항

• 전원 용량: 주변장치가 없더라도 최소 430 mA 이상 공급이 가능해야 하며, 주변장치 포함 시 각 도메인의 최대 전류를 합산하여 넉넉히 설계해야 합니다.
• 벌크 커패시터: 각 전원 입력 지점마다 10 μF 이상의 커패시터 배치를 권장합니다.

[표] 주요 도메인별 권장 동작 전압

전원 핀	권장 전압 범위
VDD_LDO, VDD_DCDCC, VDD_ANA	3.0 ~ 3.6 V
VDD_BAT	2.5/3.0 ~ 3.6 V (rev1.3 기준 2.5V)
VDD_IO_0/4/5/6	1.65 ~ 1.95 V 또는 3.0 ~ 3.6 V
VDD_HP_0/2/3 (디지털 코어)	0.99 ~ 1.3 V (외부 DCDC 출력)
VDD_USBPHY	2.97 ~ 3.63 V
VDD_MIPI_DPHY	2.25 ~ 2.75 V

3. 주요 전원 핀별 설계 포인트

3.1 HP/LP IO 전원

• VDD_LP (핀 9): 3.0 ~ 3.6 V, 최대 100 mA (0.1 μF 배치).
• VDD_IO_0/4/5/6: 각 핀당 100 mA 용량 확보 및 0.1 μF 커패시터 배치.
• 주의: SD 3.0 인터페이스 사용 시 VDD_IO_5는 전용 회로 예제를 반드시 참고하십시오.

3.2 디지털 코어 전원 (VDD_HP_0/2/3)

• 외부 DCDC에서 0.99 ~ 1.3 V를 공급받습니다.
• 배치: DCDC는 칩에 최대한 가깝게 배치하고 피드백 루프를 짧게 설계합니다.
• 커패시터: 메인 입력점 10 μF + 각 핀 근처 0.1 μF.

3.3 아날로그 전원 (VDD_ANA, VDD_BAT)

• VDD_BAT: 절대 플로팅(Floating) 금지. RTC 백업용 배터리 연결이 가능합니다.
• 커패시터: VDD_BAT에는 0.1 μF + 10 μF 조합을 권장합니다.

3.4 USB & MIPI PHY 전원

• USBPHY: 사용하지 않으면 플로팅 가능. 사용 시 저전력 모드 소비전류를 줄이려면 MOSFET을 이용한 전원 차단 회로를 권장합니다.
• MIPI DPHY: 내부 레귤레이터 사용을 권장하며, 미사용 시 플로팅 가능합니다.

4. PCB 레이아웃 시 전원 배선 팁

추천 레이아웃 구조: 4층 PCB

1층(Signal) / 2층(GND Plane) / 3층(Power) / 4층(Signal)

• 3.3 V 메인 라인: 트레이스 폭 최소 25 mil 이상.
• VDD_HP 라인: 트레이스 폭 최소 20 mil 이상.
• 토폴로지: 전원 분배 시 노이즈 간섭을 줄이기 위해 스타(Star) 토폴로지를 권장합니다.

5. 배터리 백업(VBAT) 요약

• 입력 허용 범위는 2.3 ~ 3.6 V입니다.
• 경고: 완충 시 4 V가 넘는 리튬 이온/폴리머 배터리를 직접 연결하면 안 됩니다.
• 내부에 충전 보호 회로가 있어 일반적인 테스트 환경에서는 다이오드 없이 연결 가능합니다.

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관련 링크

ESP32-P4 Chip Revision v1.3 Datasheet

Schematic Checklist - ESP32-P4 (ESP Hardware Guidelines)

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