TPS7H4011-SP 抗辐射、QMLV、4.5V 至 14V 输入 12A 同步降压转换器数据手册

TPS7H4011 是一款 14V、12A 同步降压转换器，针对太空环境进行了优化。峰值电流模式转换器获得高效率、良好的瞬态性能并减少元件数量。

TPS7H4011 的宽电压范围使其可用作负载点稳压器，直接从 12V 或 5V 电源轨进行转换。输出电压启动斜坡由 SS_TR 引脚控制。可通过 EN 和 PWRGD 引脚进行电源排序。
*附件：tps7h4011-sp.pdf

该器件可配置多达 4 个并联器件，无需外部时钟，即可提高电流能力。此外，还包括各种功能，例如差分远程感应、可选电流限制、灵活的故障输入引脚和可配置补偿。

特性

• 总电离剂量 （TID） 表征
  • 抗辐射保证 （RHA） 可用性高达 100krad（Si）
• 单粒子效应 （SEE） 特征
  • 单粒子闩锁 （SEL）、单粒子燃尽 （SEB） 和单粒子栅极破裂 （SEGR） 免疫性，最高线性能量转移 （LET） = 75MeV-cm2/mg
  • 单粒子功能中断 （SEFI） 和单粒子瞬态 （SET） 的特性高达 LET = 75MeV-cm2/mg
• 输入电压范围为 4.5V 至 14V
• 12A 最大输出电流
• 高效率（VIN = 12V、VOUT = 3.3V、fSW = 500kHz 的典型值）
  • 91% （CFP），91% （塑料），2A 时
  • 9A 时为 87% （CFP），88% （塑料）
  • 12A 时为 85% （CFP），86% （塑料）
• 集成 HS 45mΩ（CFP）/31mΩ（塑料）和 LS 33mΩ（CFP）/27mΩ（塑料）MOSFET（典型值为 12V）
• 灵活的开关频率选项：
  • 100kHz 至 1MHz，精确（±15% 或更高），可调内部振荡器
  • 100kHz 至 1MHz 外部同步能力
  • SYNC 引脚可异相 90° 配置，最多可并联 4 个器件
• 线路、温度和辐射范围内 0.6V ±0.67% （CFP）、±0.83% （塑料）电压基准
• 差分遥感
• 可选电流限制
• FAULT 输入引脚，用于灵活的故障管理
• 单调启动至预偏置输出
• 可调斜率补偿和软启动
• 用于电源排序的可调输入使能和电源就绪输出
• 用于欠压和过压的电源正常输出监视器
• 支持反相降压-升压拓扑
• 根据 ASTM E595 进行塑料包装脱气测试
• 适用于军用（–55°C 至 125°C）温度范围

参数

方框图

概述

TPS7H4011-SP是一款专为空间环境设计的14V、12A辐射硬化同步降压转换器。该转换器采用集成MOSFET，提供高效率、高可靠性和灵活的开关频率选项，适用于空间卫星点载电源、卫星电气电力系统等辐射环境严酷的应用。

主要特性

性能参数

• ‌输入电压范围‌：4.5V至14V
• ‌最大输出电流‌：12A
• ‌效率‌：
  • VIN = 12V, VOUT = 3.3V, fSW = 500kHz时，效率可达91%（CFP封装）和91%（塑料封装）
  • 在更高负载条件下效率略有下降，但仍保持在85%以上
• ‌集成MOSFET‌：HS 45mΩ(CFP)/31mΩ(塑料)，LS 33mΩ(CFP)/27mΩ(塑料)
• ‌开关频率‌：100kHz至1MHz，可调整

辐射与单事件效应

• ‌ 总电离剂量(TID) ‌：高达100krad(Si)
• ‌ 单事件效应(SEE) ‌：对单事件闩锁(SEL)、单事件烧毁(SEB)、单事件栅极击穿(SEGR)免疫，直至线性能量转移(LET) = 75MeV-cm²/mg
• ‌ 单事件功能中断(SEFI)和单事件瞬态(SET) ‌：特性高达LET = 75MeV-cm²/mg

控制与保护功能

• ‌差分远程感测‌：通过VSNS+和VSNS-引脚实现，补偿PCB迹线上的电压降
• ‌可选电流限制‌：通过ILIM引脚设置四个不同的电流限制级别
• ‌FAULT输入‌：提供灵活的故障管理功能
• ‌过流保护‌：包括高侧和低侧过流保护，以及COMP引脚关断保护
• ‌过压保护‌：输出过压保护，防止电压过高损坏负载
• ‌热关断‌：防止芯片过热损坏

其他特性

• ‌灵活的开关频率选项‌：内部振荡器可调，支持外部同步
• ‌软启动与跟踪‌：通过SS_TR引脚实现软启动，支持电源排序和跟踪
• ‌并行操作‌：最多可并联四个设备，通过SYNC引脚实现90°相位差同步
• ‌宽工作温度范围‌：军事级温度范围（-55°C至125°C）

应用领域

• 空间卫星点载电源
• 卫星电气电力系统（EPS）
• 通信有效载荷
• 雷达成像有效载荷
• 辐射硬化电源供应

封装与订购信息

• ‌封装类型‌：
  • CFP（陶瓷扁平封装）：30引脚，7.84mm × 19.28mm
  • HTSSOP（热增强小型外形封装）：44引脚，6.10mm × 14.00mm
• ‌订购信息‌：
  • TPS7H4011HLB（CFP封装，工程样品）
  • TPS7H4011MDDWTSEP（HTSSOP封装，高级信息）

文档与支持

• ‌设计工具‌：可使用WEBENCH® Power Designer进行自定义设计
• ‌相关文档‌：包括TPS7H4011-SP数据手册、TID辐射报告、SEE辐射报告等
• ‌支持资源‌：TI E2E™支持论坛提供设计帮助和解答疑问

注意事项

• 在设计电路时，需遵循布局指南，确保良好的热性能和电磁兼容性
• 使用过程中应注意不要超过绝对最大额定值，以免损坏设备

TPS7H4011-SP以其高辐射硬度、高效率和灵活的控制特性，在空间电源系统领域具有广泛的应用前景。