Texas Instruments TPS7H4003EVM转换器评估模块 (EVM) 演示TPS7H4003-SEP降压转换器如何提供能够提供高达18A负载电流的稳压电源轨。TPS7H4003可用于支持典型的特定应用集成电路 (ASIC) 和现场可编程门阵列 (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。Texas Instruments TPS7H4003EVM可被配置为在18A最大峰值输出电流时输出为1V。同样，通过改变板上的一个电阻器可以调节该稳压输出电压。

数据手册：*附件：Texas Instruments TPS7H4003EVM转换器评估模块数据手册.pdf

特性

• 耐辐射18A负载点 (POL) 降压转换器，适合用于空间应用
• 输入电压范围：3V至7V
• 输出：高达18A（在1V时）
• 低输出电压纹波

板布局

TPS7H4003EVM评估模块深度解析与技术应用指南

摘要概述

Texas Instruments推出的TPS7H4003EVM评估模块是一款专为TPS7H4003-SEP同步降压转换器设计的开发平台。该模块为工程师提供了评估这款7V输入、18A输出电流的辐射硬化DC/DC转换器特性的完整解决方案。本文将全面解析该评估模块的技术特点、配置方式、测试方法以及实际应用场景。

模块核心特性

TPS7H4003EVM评估模块具有以下显著特点：

• ‌高性能电源转换‌：支持3V至7V输入电压范围，默认配置为5V输入；可提供1V输出，最大峰值输出电流达18A
• ‌辐射硬化设计‌：专为太空卫星等恶劣环境应用设计，具有抗辐射特性
• ‌灵活配置‌：通过简单电阻调整即可修改输出电压和欠压锁定(UVLO)保护阈值
• ‌集成度高‌：采用TSSOP44封装的TPS7H4003-SEP芯片集成了高边和低边MOSFET
• ‌扩展性强‌：支持多模块并联工作，四模块并联理论上可提供72A负载电流

技术参数详解

默认配置参数

评估模块出厂时预设了以下工作参数：

参数	规格	配置说明
输入电源	5V	由R9(3.4kΩ)和R10(10kΩ)设置的UVLO电路限定
输出电压	1V	通过R6(10kΩ)和R7(15.4kΩ)分压电阻设置
输出电感	1μH	选择满足10%电感纹波电流(Kind=0.1)
输出电容	2mF	选择1mΩ ESR以设定输出电压纹波
开关频率	500kHz	由R1(174kΩ)设置
软启动时间	≈2ms	由C16(10nF)设置
环路带宽	≈30kHz	由OTA补偿电路设置

关键性能指标

• 电压基准精度：0.6V ±1.6%（全温度范围、辐射环境及线路负载变化条件下）
• 可调斜率补偿和软启动功能
• 可调输入使能和欠压锁定(UVLO)功能
• 电流模式控制实现高效率和小尺寸

硬件设计分析

电路架构

评估模块采用典型的同步降压拓扑结构，主要包含以下功能区块：

1. ‌功率级‌：集成高边和低边MOSFET的TPS7H4003-SEP芯片
2. ‌输入滤波‌：多颗并联的330μF钽聚合物电容和22μF陶瓷电容
3. ‌输出滤波‌：1μH复合屏蔽电感和2mF低ESR电容阵列
4. ‌反馈网络‌：精密分压电阻网络实现输出电压设定
5. ‌补偿网络‌：OTA补偿电路确保环路稳定性

PCB布局特色

数据手册提供了完整的8层PCB设计文件，包括：

• 顶层和底层丝印层
• 6个内部信号层
• 详细的钻孔图和尺寸标注
• 优化的功率路径布局降低寄生参数

多层板设计有效处理了高电流路径的热管理和EMI问题，各层功能明确分配确保信号完整性。

测试与评估指南

基础测试配置

进行模块评估需要以下仪器：

1. 直流电源：5V/8A输出能力
2. 电子负载：支持18A连续电流
3. 示波器：建议4通道，配备电压和电流探头
4. 频率响应分析仪(如Bode100)

关键测试项目

1. 输出电压调节测试

输入5V电压，负载电流从0A扫至18A，监测TP12(VOUT)电压应稳定在1V±1.6%范围内。

2. 输出电压纹波测试

使用示波器AC耦合(20MHz带宽)观察J6(VOUT)测试点，在18A负载条件下纹波电压典型值符合设计预期。

3. 软启动特性测试

通过示波器DC耦合观察输出软启动波形，约2ms完成启动过程，无过冲现象。

4. 负载瞬态响应测试

配置电子负载在9A和18A之间切换(1A/μs变化率)，测量输出电压瞬态响应：

• 正向阶跃(9A→18A)：过冲<35mV(-3.5%)
• 负向阶跃(18A→9A)：响应特性对称

5. 环路频率响应测试

需修改评估板：

1. 移除R8(0Ω)跳线断开环路
2. 连接TP9(BODE)和TP10(VOUT)至频率响应分析仪

典型测试结果：

• 带宽：≈30kHz
• 相位裕量：≈60°
• 增益裕量：≈-25dB

典型应用场景

TPS7H4003EVM主要面向以下应用领域：

1. ‌太空电子系统‌
   • 卫星载荷电源
   • 航天器FPGA、MCU、数据转换器和ASIC供电
2. ‌高可靠性工业设备‌
   • 航空航天电子设备
   • 极端环境下的电源调节
3. ‌高密度电源设计‌
   • 多相并联的大电流POL解决方案
   • 对尺寸和效率有严格要求的应用