Texas Instruments TPS7H4001QEVM-CVAL转换器评估模块 (EVM) 演示如何在主/从模式配置四个TPS7H4001-SP降压转换器，让其提供高达72A电流负载能力的稳压电源轨，支持典型ASIC和FPGA应用。该评估模块在默认状态的配置为接受5V输入。还可以对它修改来禁用或修改欠压闭锁 (UVLO) 保护，支持3V至7V输入电压。该评估模块还被配置为1V输出。通过改变电路板上的一个电阻器，可以修改稳压输出电压。Texas Instruments TSP7H4001-SP具有专用的软启动、使能和可调斜率补偿引脚，为满足特定应用要求提供了设计灵活性。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS7H4001QEVM-CVAL转换器评估模块数据手册.pdf

特性

• 评估航天应用的TPS7H4001-SP辐射硬度保证 (RHA) 18A POL降压转换器
• VIN范围：3V至7V
• 输出高达72A（1V时）
• 低输出电压纹波

板布局

TPS7H4001QEVM-CVAL四通道同步降压转换器评估模块技术解析

一、产品概述

TPS7H4001QEVM-CVAL是德州仪器(TI)推出的一款用于评估四路TPS7H4001-SP器件并联工作的评估模块(EVM)。该模块采用正交相位配置，四通道设计可向单条稳压线路提供高达72A的负载电流。作为一款辐射硬化的7V/18A同步降压转换器，其集成了高低侧MOSFET，通过低电阻MOSFET和电流模式控制实现高效率和小型化设计。

‌核心特性‌：

• ‌高电流输出‌：四路并联配置支持72A峰值输出
• ‌宽输入范围‌：默认5V输入，可修改为3V至7V任意输入电压
• ‌精密调节‌：0.6V±1.5%基准电压，温度/辐射/线性/负载稳定性优异
• ‌灵活配置‌：可通过修改BOM评估1/2/3通道工作模式
• ‌全面保护‌：可调UVLO、软启动、斜率补偿及过流保护

二、硬件架构设计

2.1 电源架构

评估模块采用多层PCB设计，包含四个独立但同步工作的电源通道：

• ‌输入电源‌：默认5V输入，通过J2(PVIN)连接
• ‌输出配置‌：通过J4(VOUT)提供1V默认输出电压(可调)
• ‌控制接口‌：使能/禁用跳线J9，测试点覆盖所有关键节点

2.2 关键参数配置

表1展示了评估模块的默认配置：

参数	规格值	关键组件
输入电源	5V	R5=10kΩ, R6=3.4kΩ
输出电压	1V	R19=10kΩ, R26=15.4kΩ
每通道电感	0.9μH	L1-L8
每通道输出电容	1980μF	C23-C28等
开关频率	500kHz	R9=174kΩ
软启动时间常数	≈2ms	C13=39nF
环路带宽	≈25kHz	R7=2kΩ等补偿网络

三、测试与性能分析

3.1 基础性能测试

1. ‌输出电压调节‌：
   • 在0A至72A负载电流范围内保持1.0V稳定输出
   • 线性调整率测试显示优异稳定性（VIN=5V）
2. ‌正交相位工作‌：
   • 四通道相位差精确保持90°间隔
   • 相位节点波形通过J6/J10/J12/J13测试点验证
3. ‌输出纹波‌：
   • 72A负载下纹波电压符合设计预期
   • 采用1980μF低ESR(1mΩ)钽聚合物电容优化滤波

3.2 动态响应测试

1. ‌负载瞬态响应‌：
   • 27A↔67A阶跃负载测试显示约60mV瞬态偏差
   • 专用瞬态子电路（Q1+R36）实现大电流阶跃测试
2. ‌频率响应‌：
   • 需移除R18(0Ω)跳线进行环路测量
   • 实测带宽25kHz，相位裕度≈60°
3. ‌效率特性‌：
   • 峰值效率出现在9A负载点
   • 72A满载时仍保持优异效率（具体值因测试条件而异）

3.3 保护机制验证

1. ‌电流限制‌：
   • 高侧限流典型值25A（超过ROC 18A规格）
   • 触发后软启动引脚被拉低，直至条件恢复
2. ‌电流均流‌：
   • 四通道在65A总电流下偏差<10%
   • SLAVE2最高+9.92%，MASTER最低-7.53%

四、应用场景

1. ‌航天电子‌：卫星载荷和FPGA/ASIC的POL供电
2. ‌高可靠性系统‌：辐射环境下的高电流电源解决方案
3. ‌测试设备‌：需要精确大电流输出的仪器仪表
4. ‌工业系统‌：恶劣环境下的高可靠性电源设计

五、设计要点

1. ‌PCB布局建议‌：
   • 大容量电容靠近器件放置
   • 高电流走线最小化长度和阻抗
   • 区分功率地(PGND)和模拟地(AGND)
2. ‌热管理‌：
   • 器件热阻42.6℃/W（依赖PCB设计）
   • 计算公式：TJ=PLOSS×RθJA+TA
3. ‌配置灵活性‌：
   • 通过修改BOM可转换为1/2/3通道设计
   • 输出电压通过R19/R26电阻网络调节