Texas Instruments TPS7H4001QEVM-CVAL轉換器評估模塊 (EVM) 演示如何在主/從模式配置四個TPS7H4001-SP降壓轉換器，讓其提供高達72A電流負載能力的穩壓電源軌，支持典型ASIC和FPGA應用。該評估模塊在默認狀態的配置為接受5V輸入。還可以對它修改來禁用或修改欠壓閉鎖 (UVLO) 保護，支持3V至7V輸入電壓。該評估模塊還被配置為1V輸出。通過改變電路板上的一個電阻器，可以修改穩壓輸出電壓。Texas Instruments TSP7H4001-SP具有專用的軟啟動、使能和可調斜率補償引腳，為滿足特定應用要求提供了設計靈活性。

數據手冊：*附件：Texas Instruments TPS7H4001QEVM-CVAL轉換器評估模塊數據手冊.pdf

特性

• 評估航天應用的TPS7H4001-SP輻射硬度保證 (RHA) 18A POL降壓轉換器
• VIN范圍：3V至7V
• 輸出高達72A（1V時）
• 低輸出電壓紋波

板布局

TPS7H4001QEVM-CVAL四通道同步降壓轉換器評估模塊技術解析

一、產品概述

TPS7H4001QEVM-CVAL是德州儀器(TI)推出的一款用于評估四路TPS7H4001-SP器件并聯工作的評估模塊(EVM)。該模塊采用正交相位配置，四通道設計可向單條穩壓線路提供高達72A的負載電流。作為一款輻射硬化的7V/18A同步降壓轉換器，其集成了高低側MOSFET，通過低電阻MOSFET和電流模式控制實現高效率和小型化設計。

?核心特性?：

• ?高電流輸出?：四路并聯配置支持72A峰值輸出
• ?寬輸入范圍?：默認5V輸入，可修改為3V至7V任意輸入電壓
• ?精密調節?：0.6V±1.5%基準電壓，溫度/輻射/線性/負載穩定性優異
• ?靈活配置?：可通過修改BOM評估1/2/3通道工作模式
• ?全面保護?：可調UVLO、軟啟動、斜率補償及過流保護

二、硬件架構設計

2.1 電源架構

評估模塊采用多層PCB設計，包含四個獨立但同步工作的電源通道：

• ?輸入電源?：默認5V輸入，通過J2(PVIN)連接
• ?輸出配置?：通過J4(VOUT)提供1V默認輸出電壓(可調)
• ?控制接口?：使能/禁用跳線J9，測試點覆蓋所有關鍵節點

2.2 關鍵參數配置

表1展示了評估模塊的默認配置：

三、測試與性能分析

3.1 基礎性能測試

1. ?輸出電壓調節?：
   • 在0A至72A負載電流范圍內保持1.0V穩定輸出
   • 線性調整率測試顯示優異穩定性（VIN=5V）
2. ?正交相位工作?：
   • 四通道相位差精確保持90°間隔
   • 相位節點波形通過J6/J10/J12/J13測試點驗證
3. ?輸出紋波?：
   • 72A負載下紋波電壓符合設計預期
   • 采用1980μF低ESR(1mΩ)鉭聚合物電容優化濾波

3.2 動態響應測試

1. ?負載瞬態響應?：
   • 27A?67A階躍負載測試顯示約60mV瞬態偏差
   • 專用瞬態子電路（Q1+R36）實現大電流階躍測試
2. ?頻率響應?：
   • 需移除R18(0Ω)跳線進行環路測量
   • 實測帶寬25kHz，相位裕度≈60°
3. ?效率特性?：
   • 峰值效率出現在9A負載點
   • 72A滿載時仍保持優異效率（具體值因測試條件而異）

3.3 保護機制驗證

1. ?電流限制?：
   • 高側限流典型值25A（超過ROC 18A規格）
   • 觸發后軟啟動引腳被拉低，直至條件恢復
2. ?電流均流?：
   • 四通道在65A總電流下偏差<10%
   • SLAVE2最高+9.92%，MASTER最低-7.53%

四、應用場景

1. ?航天電子?：衛星載荷和FPGA/ASIC的POL供電
2. ?高可靠性系統?：輻射環境下的高電流電源解決方案
3. ?測試設備?：需要精確大電流輸出的儀器儀表
4. ?工業系統?：惡劣環境下的高可靠性電源設計

五、設計要點

1. ?PCB布局建議?：
   • 大容量電容靠近器件放置
   • 高電流走線最小化長度和阻抗
   • 區分功率地(PGND)和模擬地(AGND)
2. ?熱管理?：
   • 器件熱阻42.6℃/W（依賴PCB設計）
   • 計算公式：TJ=PLOSS×RθJA+TA
3. ?配置靈活性?：
   • 通過修改BOM可轉換為1/2/3通道設計
   • 輸出電壓通過R19/R26電阻網絡調節