저전력 ESP32 회로 제작기

ESP32로 배터리 구동 저전력 회로를 만들면서 제가 가장 크게 착각했던 것은 이것이었습니다.

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“ESP32가 Deep Sleep에 들어가면 보드 전체가 저전력이 되겠지?”

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하지만 실제로는 그렇지 않았습니다.

ESP32만 잠들 뿐, 주변 회로들은 계속 전력을 소비하고 있었습니다.

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이번 글에서는, 이번에는 제가 실제로 겪었던 ESP32 저전력 회로 제작 시행착오 과정을 공유해보겠습니다.

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제가 만들고 싶었던 것은 이런 시스템이었습니다.

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• 배터리로 장시간 동작

• 대부분의 시간을 Deep Sleep 상태로 유지

• 2시간마다 깨어나 센서값 측정

• WiFi 접속 후 데이터 전송

• 다시 Deep Sleep 진입

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그리고 욕심을 좀 부려서 전원 방식도 다양하게 대응하고 싶었습니다.

• AA 건전지(1차전지) 사용

• LiPo(2차전지) 충전 사용

• USB 연결시 연속 사용

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그래서 여러 버전의 회로를 만들며 테스트를 반복했습니다.

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v3 — “이 정도면 완벽하겠지?” 했던 첫 설계

v3에서는 다음과 같은 구조를 사용했습니다.

• MCP73871 → LiPo 충전 및 부하 관리

• TPS63020 → 3.3V Buck-Boost

• ESP32 + 센서류 연결

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즉,

LiPo 배터리 → 충전칩 → BuckBoost → ESP32 및 센서

구조였습니다.

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처음에는 꽤 만족스러운 구조라고 생각했습니다.

그런데 문제는 Deep Sleep 전류 측정에서 드러났습니다.

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ESP32는 Deep Sleep 상태로 들어갔지만:

• 충전칩은 계속 동작

• BuckBoost도 계속 활성화

• 센서들도 계속 전력 소비

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결과적으로:

• 보드만 연결 → 약 0.37mA

• 토양습도센서 포함 → 약 3mA

가 나왔습니다.

“ESP32만 재우면 끝”이라고 생각했던 것이 큰 착각이었던 것이죠.

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v6 — 부품수를 줄이면 전류도 줄어들까?

다음 버전(v6)에서는 과감하게:

• LiPo 충전칩 제거

• BuckBoost 제거

• 대신 3.3V Regulator(tpmp2359) 사용

으로 변경했습니다.

제 의도는 일단 보드의 소모전력부터 줄여보자였습니다.

처음에는:

“회로가 단순해졌으니 전류도 줄겠지?”

라고 생각했습니다.

하지만 결과는 정반대였습니다.

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Deep Sleep 상태에서 측정해보니:

• 센서 제외 → 약 4.7mA

• 센서 포함 → 약 7mA

가 나왔습니다.

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즉, 단순히 회로를 간략화한다고 저전력이 되는 것이 아니었습니다.

특히 Regulator는 구조는 단순하지만,

배터리 기반 초저전력 회로에는 상당히 불리했습니다.

오히려 USB 전원 기반 상시구동 회로에 더 적합하다는 것을 깨달았습니다.

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v9 — 결국 핵심은 “전원을 끊는 것”

결국 v9에서는 다시 v3 구조로 돌아갔습니다.

다만 이번에는:

• LiPo 충전 기능 포기

• AA 건전지 전용 구조로 단순화

• TPS63020 BuckBoost 유지

를 선택했습니다.

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그리고 가장 중요한 변화가 있었습니다.

바로:

“Deep Sleep 중에는 주변기기 전원을 아예 차단한다”

는 개념입니다.

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그래서:

• MIC5219 스위칭칩

• ESP32 GPIO 제어

를 이용해서 Deep Sleep 진입 시 센서 전원을 완전히 끊도록 만들었습니다.

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결과는 꽤 만족스러웠습니다.

토양습도 센서를 포함한 상태에서도:

• Deep Sleep 전류 약 0.1mA

까지 감소했습니다.

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이번 시행착오에서 얻은 결론

정리해보면:

• 건전지 기반 저전력 회로 → BuckBoost 1개가 가장 현실적

• LiPo 충전 기능 추가 → 편리하지만 Deep Sleep 전류 증가

• Regulator → USB 상시전원 회로에 적합

• 진짜 핵심 → “주변기기 전원을 실제로 끊어야 한다”

• ESP32만 잠재워서는 부족하다

였습니다.

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ESP32 저전력 회로를 처음 만들 때는,

CPU만 Deep Sleep 시키면 끝날 것 같았는데 실제로는 “주변 회로 전체의 전력 흐름”을 설계해야 했습니다.

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혹시 ESP32로 배터리 기반 장기동작 시스템을 만드시는 분들이 계시다면,

제 시행착오가 조금이라도 도움이 되었으면 좋겠습니다.

 

원문 튜토리얼 출처입니다. 원 저자에게 감사합니다.

 

[출처] 저전력 ESP32회로 제작기|작성자 GreenTam