核电厂安全级dcs系统的板级pi可行性方法研究

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1、核电厂安全级DCS系统的板级PI可行性方法研究陈立刘明星秦官学马权中国核动力研究设计院摘要：板级PI仿真分析是保证印制电路板电源完整性(PI)的重要方法，在当今电子行业中，其已得到广泛应用。本文深入分析电源噪声形成机理及解决方法，通过理论分析应用去耦电容的特性实现板级电源完整性的可行性。并通过对核电厂安全级DCS系统进行板级PI仿真分析，以实际案例验证了板级PI可行性方法的正确性。同时，通过板级PI仿真分析进一步达到优化去耦电容方案的目的。该板级PI可行性方法已在NASPIC平台上得到广泛使用，有效保证了NA

2、SPIC平台安全、可靠地运行。关键词：电源噪声;电源完整性;去耦电容;板级PI仿真分析;作者简介：陈立(1988-),男，四川内江人，学士，从事核电厂安全级DCS系统硬件开发。收稿日期:2017-08-30TheResearchonBoard-LevelPIFeasibilityMethodofNuclearAdvancedSafetyPlatformofDCSChenLiLiuMingxingQinGuanxueMaQuonNuclearPowerInstituteofChina;Abstract：TheB

3、oard-LevelPISimulationisanimportantmethodtoensurethepowerintegrity(PI)ofprinted-circuitboard,ithasbewidelyusedintoday，selectronics.Thispaperdeeplyanalysistheformationmechanismandsolutionofpowernoise,ThroughanalysistheFeasibi1ityofusingthecharacteristicsofdc

4、couplingcapacitortoachieveboard-levelpowerintegritybasedontheory.ThroughTheBoard-LevelPISimulationAnalysisaboutNuclearAdvancedSafetyPlatformofDCS,itvalidatestheaccuracyoftheBoard-LevelPIFeasibilityMethodbasedonactualcase.Moreover,itfurtherachievetheaimofopt

5、imizingtheprogramofdecouplingthroughtheboard-levelPISimulationanalysis,themethodoftheboard-levelPIFeasibilityMethodhasawideuseinNASP1Cplatform,itensuresthesafeandreliableoperationofNASPICplatform.Keyword：powernoise;powerintegrity;decouplingcapacitor;boardTe

6、velPTSimulationanalysis;Received：2017-08-300引言安全级DCS系统是核电厂的重要组成部分，为核电厂的安全运行提供保驾护航。该系统一旦发生故障就可能会造成人员和财产的重大损失，甚至生态环境的巨大破坏。因此，保证该系统运行的可靠性与安全性是非常重要的。本文针对核电厂安全级DCS系统的PCB,釆用理论分析和实际仿真分析相结合的分析方法，通过研究电源噪声形成的根木原因，找到控制电源噪声的可行性方法，并通过实际的板级PI仿真分析来改善印制电路板的电源分配系统，提高产品可靠性。1

7、电源噪声形成机理及解决方法电源完整性就是电源能够为所有功能器件提供稳定的电压参考和足够的驱动电流11丄。因电源、电源/地平面和功能器件组成的电源分配系统存在寄生电容、寄生电感、寄生电阻等寄生参数，整个电源分配系统的阻抗不为零RL根据欧姆定律，当电流从电源流出，经过电源分配网络到达芯片端时，就会造成电源端和芯片端之间有一定的直流压降和电压摆动，形成电源噪声。如果芯片端的电源噪声过大，会影响芯片的正常工作，甚至导致烧损芯片。因此,大部分数字电路器件要求电源波动范围为正常电压的土5%。为了给功能器件提供稳定的电压和

8、足够的电流，保证电源分配系统有足够低的阻抗是唯一的方法。将电源分配系统需要满足的最低要求阻抗称之为目标阻抗Z,其定义为对于必须将电压波动控制在一定范围内的电源分配系统设计，就需要保证整个电源分配系统的阻抗低于目标阻抗。高速数字信号可以通过傅里叶展开为如下等式其中，色为信号的直流分量，ancos(n(x)ot)+bnsin(n^ot)为信号的谐波分量。可见高速数字信号屮有很多高频谐波成分，并且电源分配