SPRESENSEの電源系統

概要

SPRESENSEのメインボード＋拡張ボードの電源系統はややこしい。
公式ドキュメントの電源系統図と回路図をもとに、概略を以下に示す。

• 5V … 主電源。給電方法は、(1) メインボードのUSBコネクタ、(2) 拡張ボードのUSBコネクタ、(3) 拡張ボードの5V INピンのいずれかから5Vを給電する、または (4) メインボードのPHコネクタにLiPoバッテリーを接続して給電する。(4)の場合には主電源は3.7Vとなる。電圧の衝突や逆流がないように4つのダイオードが挿入されている。
• 4V … 5Vが給電された場合は5VからLDOで4Vが作られる。LiPoバッテリーで給電された場合には3.7Vとなる。
• 3.3V … 以下の3系統がある。
  • 3.3V … 拡張ボードI/O用。拡張ボードのLDOで作られる。
  • 3.3V_AU … オーディオ用。拡張ボードのLDOで作られる。
  • 3.3V_GNSS_PIN … GNSSアンテナほか用。メインボードのPMICで作られる。
• 1.8V … IO電圧。メインボードのPMICで作られる。

【参照】

• Spresense について > 2.2.9. Spresense ボードへの電源供給方法
• ハードウェアドキュメント > 1.5. Spresenseボードに外部接続機器を接続する場合の電源供給に関して
• ハードウェアドキュメント > 1.16. メインボードに対する外部電源の供給方法

(1) メインボードのUSBコネクタから給電

• 5Vと1.8Vはメインボードから拡張ボードに給電されるが、オーディオ用3.3Vは拡張ボードからメインボードに給電されることに注意。
• メインボードから拡張ボードへのACP_VSYSの供給は意味をなさない。

(2) 拡張ボードのUSBコネクタから給電

• 5Vとオーディオ用3.3Vは拡張ボードからメインボードに給電されるが、1.8Vはメインボードから拡張ボードに給電されることに注意。
• メインボードから拡張ボードへのACP_VSYSの供給は意味をなさない。

(3) 拡張ボードの5V INピンから給電

• 5Vとオーディオ用3.3Vは拡張ボードからメインボードに給電されるが、1.8Vはメインボードから拡張ボードに給電されることに注意。
• メインボードから拡張ボードへのACP_VSYSの供給は意味をなさない。
• 回路図では上図のようにJP3の8番ピンが 5V IN となっており、実機でも動作が確認できたが、公式ドキュメントでは8番ピンは「RESERVE」となっている。また、「Spresense ボードへの電源供給方法」でも8番ピンではなく5番ピンのVOUTから給電するような記述がある。真意は不明。

(4) メインボードのPHコネクタにLiPoバッテリーを接続

• 主電源は5Vではなく3.7Vとなる。拡張ボードへの主電源の給電はMAIN_POWER端子ではなくACP_VSYS端子を介する。
• 1.8Vはメインボードから拡張ボードに給電されるが、オーディオ用3.3Vは拡張ボードからメインボードに給電される。
• LiPoバッテリーでの給電時にUSB接続すると、ACP_PWRで電圧の衝突が起こる。よってLiPoバッテリーとUSBケーブルは同時に接続してはならない。このことは「メインボードに対する外部電源の供給方法」にも記載されている。
• メインボードのPMICにはLiPoバッテリーの充電機能もあり、回路図上も結線されているようだが、上記の理由で充電はできない？ 真意は不明。

まとめ

• 給電方法は、(1) メインボードのUSBコネクタ、(2) 拡張ボードのUSBコネクタ、(3) 拡張ボードの5V INピンから5Vを給電する、または (4) メインボードのPHコネクタにLiPoバッテリーを接続して給電する。
• (1) (2) (3) は同時に接続しても大丈夫。
• (4) の場合は、USBや5V INを同時に接続してはならない。