ESP-WROOM-32 を低消費電力で動かす基板

KiCad を使って初めて基板を起こしてみたので紹介します．

はじめに

ESP-WROOM-32 を Deep Sleep を活用して低消費電力で動かす場合，次のような基板が欲しくなります．

既存の ESP-WROOM-32 用の基板(Breakout Board)だと，これらのニーズを満たすものがなかったので，自分で作ってみました．

先ほどのニーズに最も合致しているのが，aitendo の P-ESP32D や P-ESP32E です．

動かすのに必要最低限のデバイスしか載っておらず，ソフト書き換え用のスイッチが搭載されて，サイズもコンパクトです．

P-ESP32D は GND 周りが貧弱だったり，スイッチが半田付けしにくいといった何点がありましたが，P-ESP32E ではそれらが改善されており，いい感じです．

しかし，無線 LAN の感度に課題があります．具体的には，ESP-WROOM-32 のアンテナの周囲に基板があるのが望ましくありません．

ESP32 Hardware Design Guidelines [キャッシュ]には次のように，アンテナの周囲 15nn は間隔をあけるように記載されています．

ところが，P-ESP32D と P-ESP32E は共にアンテナの周囲に基板が存在します．

設計した基板は次のようなものです．KiCad で作成しました．データは github の kimata/ESP32-breakout に上げてあります．

工夫したのは次の点です．

ESP32 のアンテナの周囲に空間を確保: アンテナを基板から飛び出させることで，ESP32 Hardware Design Guidelines に記載されているアンテナ周囲の空間を確保．
電源ラインのインピーダンスを低減: 電源端子の直近に 0.1uF と 10uF を配置するとともに，GND ベタにビアを多数打ち，電源ラインのインピーダンスを下げました．
I2C デバイス用のコネクタを配置: 電源供給，ソフト書き込み，I2C デバイス接続のそれぞれの用途に専用のコネクタを配置しました．また，信号モニター用のチェック端子ランドも設けています．

部品は全て入手製の良い表面実装部品で構成しています．スイッチは秋月電子の表面実装用タクトスイッチ SKRPACE010，コネクタは AliExpress で購入できる PH コネクタです．