电源控制器作为加速器电源的核心系统,对其相关技术的研究一直受到国内外各大加速器实验室的重视。近年来,兰州重离子加速器也将电源控制器技术作为发展重点,不断深化数字控制技术研究与应用,研制开发了多种类型、适用于不同场合的电源全数字控制器。采用数字控制器可以提高电源的输出一致性、降低电源控制电磁干扰风险、优化控制接口方式、实现电源的智能化管理等。随着强流重离子加速器(HIAF)的提出,重离子加速器规模越来越大,而且其应用范围还不断向材料、医疗等设备应用领域扩展。这对组成加速器的硬件设备来说意味着不同的技术指标和功能要求。对电源系统来说,电源必须满足所需技术指标,同时还必须满足实时性、可靠性、智能化和可维护性等要求。作为电源核心的数字控制器则必须满足实时性和扩展性要求,以应对不同的应用需求。但传统数字控制器架构无法兼顾高速系统扩展和模块间时钟同步等问题,而HIAF对电源控制器提出了亚纳秒级的时钟同步要求,所以原有控制器设计架构已无法适应设计要求。高速串行收发器即具备高达2Gbps通讯带宽的数据传输速度,又可以通过搭配时钟相位闭环校正的时钟恢复技术实现通讯节点间的时钟同步。这一设计架构可以用来解决上述问题。本文提出了一套新的高速实时控制器方案,即加速器电源数字控制器(APSDC)。而设计实现APSDC的核心和技术难点在于如何实现高速有效的板级通讯总线,为此设计开发了两种基于高速串行通讯的总线方案,并通过实验验证无论是数据传输可靠性还是数据同步延时都达到设计目标。并在设计过程中尝试进行了控制器模块化设计的可能性。通过对两套控制器的上机在线实验运行,证明基于高速同步总线的数字控制器架构在加速器特种电源控制中应用的可实施性。同时此方案也为下一代基于光纤介质的全电气隔离式模块控制器架构提供了重要的参考资料。