BESⅢ Muon前端讀出電子學過流保護系統(tǒng)研究.pdf

1、本文作為BESⅢ慢控制系統(tǒng)研究工作的一部分，主介紹了針對Muon前端讀出電子學的過流保護系統(tǒng)的設計與測試。
　　BESⅢ Muon讀出電子學系統(tǒng)由前端FEC子系統(tǒng)以及VME子系統(tǒng)組成。過流保護系統(tǒng)是針對前端FEC子系統(tǒng)設計的，其主要功能是監(jiān)控FEC數據鏈的供電電源。在BEPCⅡ束流丟失并擊中RPC探測器導致電源輸出過流時切斷其供電，并將各個電源模塊的狀態(tài)通過以太網實時上傳至上位機。
　　本文首先介紹了過流保護系統(tǒng)設計的背景，

2、包括了BESⅢ以及Muon讀出電子學系統(tǒng)的概況與現狀，說明了設計過流保護系統(tǒng)的必要性。重點介紹系統(tǒng)設計的關鍵部分，系統(tǒng)硬件設計、軟件設計這兩方面，最后給出了過流保護系統(tǒng)的測試方案與測試結果。
　　硬件設計部分根據系統(tǒng)整體的方案與指標給出了詳細的硬件設計方案。首先根據性能參數選定了TI公司的智能電源開關芯片——TPS2590，以其為核心進行硬件設計，實現對電源供電電流的自動監(jiān)測與控制，并提供狀態(tài)指示的功能。其次，使用了基于ARM內核

3、的微控制器實現對TPS2590的監(jiān)控以及與上位機通信的功能。此外，考慮到強化抗干擾能力的需要（干擾主要包括現場的環(huán)境干擾以及束流打偏時的地線干擾），硬件設計上加入光電耦合模塊。
　　軟件設計主要包括下位機以及上位機程序的設計，重點介紹下位機程序的設計。下位機程序主要實現對TPS2590的監(jiān)控以及與上位機進行通信兩方面的功能，此外，考慮到在現場進行固件升級時按照一般的方法比較費時費力，加入了IAP方式對固件進行遠程更新的設計，方便了

4、下位機的固件升級。上位機軟件的功能則是與多個下位機通信。
　　樣機測試是系統(tǒng)設計的最后一個環(huán)節(jié)，主要包括了測試的方案與測試結果。測試的方案主要包括功能測試，性能測試，抗干擾能力測試以及長時間工作測試等四個方面，通過這幾項測試的結果證明了過流保護系統(tǒng)在功能、性能以及可靠性等各個方面均滿足設計需求。最后介紹了過流保護系統(tǒng)在譜儀大廳現場安裝并測試的具體情況。
　　本論文取得的主要研究成果如下:
　　1.采用電源開關芯片在硬件