加密貨幣和其他區(qū)塊鏈技術(shù)是計(jì)算密集型的。目前的區(qū)塊鏈采礦設(shè)備依賴于數(shù)百個(gè)專用ASIC，這些ASIC消耗千瓦的功率進(jìn)行計(jì)算。用于為ASIC供電的轉(zhuǎn)換器必須節(jié)省空間和功耗，以最大限度地提高密度并最大限度地減少熱量產(chǎn)生。在快速回顧了這一類新應(yīng)用之后，我們提出了一種帶有耦合電感器的兩相降壓轉(zhuǎn)換器，作為為ASIC供電的理想解決方案。

介紹

區(qū)塊鏈技術(shù)正在創(chuàng)造新的市場(chǎng)和新的應(yīng)用。雖然加密貨幣仍然是主要應(yīng)用，但全球政府和行業(yè)等組織已經(jīng)了解這種分散、廉潔的數(shù)據(jù)庫(kù)的價(jià)值，該數(shù)據(jù)庫(kù)允許同行進(jìn)行交易，而無需將控制權(quán)交給中介機(jī)構(gòu)或接受交易對(duì)手風(fēng)險(xiǎn)。區(qū)塊鏈，特別是應(yīng)用于加密貨幣或比特幣挖礦，是計(jì)算和功耗密集型的，需要專門的計(jì)算機(jī)，如圖1所示的ASIC挖礦設(shè)備。從電源管理的角度來看，為了幫助依賴加密鉆機(jī)的大型礦池實(shí)現(xiàn)低于每太哈希 （W/T） 40W 的效率，最大限度地減少功耗至關(guān)重要。在這個(gè)設(shè)計(jì)解決方案中，我們回顧了這個(gè)新興細(xì)分市場(chǎng)的狀況，并提出了一種為ASIC采礦設(shè)備供電的新方法。

區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈作為一種安全的分布式賬本技術(shù)，超越加密貨幣，支持許多應(yīng)用，包括物聯(lián)網(wǎng)、供應(yīng)鏈管理、醫(yī)療保健、籌款等。他們的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)可能有數(shù)萬個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都代表了黑客的潛在切入點(diǎn)。借助區(qū)塊鏈，公司可以通過為每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的密鑰來跟蹤安全威脅，該密鑰允許其立即檢測(cè)異常行為或黑客入侵。

加密貨幣挖礦

目前加密貨幣對(duì)工作量證明（PoW）進(jìn)行交易驗(yàn)證的依賴引起了人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)消耗太多電力的擔(dān)憂。最終，從PoW到權(quán)益證明（PoS）的轉(zhuǎn)變應(yīng)該可以緩解這種擔(dān)憂，并將區(qū)塊鏈技術(shù)推向主流和加密貨幣挖礦。圖形處理單元（GPU）在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)一直是加密貨幣挖礦的主力。這影響了 GPU 硬件的可用性和定價(jià)，特別是因?yàn)?PC 游戲玩家和加密貨幣礦工一直在爭(zhēng)奪相同的圖形硬件池。但隨著挖礦算法的變化以及挖礦中提高生產(chǎn)率的壓力越來越大，專門的ASIC正在取代GPU。

ASIC礦機(jī)電源樹

例如，一臺(tái) 2.35kW 的 ASIC 礦機(jī)有 90 個(gè) 20A、1.2V ASIC 分布在三個(gè)主板上。來自 12V 銀盒和三個(gè)主板之一的電源如圖 2 所示。

圖2.礦機(jī)中包含的三個(gè)主板之一的電源樹。

每個(gè)主板為 30 個(gè) ASIC 供電，帶有 10 個(gè) 60A、1.2V 降壓轉(zhuǎn)換器，每個(gè)轉(zhuǎn)換器為 3 個(gè) GPU 供電。

60A兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器，帶耦合電感器

對(duì)于需要高達(dá)60A峰值電流的1.2V電源軌，具有耦合電感器的兩相交錯(cuò)同步降壓轉(zhuǎn)換器是最佳解決方案。耦合電感器技術(shù)提供高性能，并最大限度地減少輸入和輸出電容器的數(shù)量。在圖3中，將60A單芯片、兩相耦合電感解決方案與具有兩個(gè)分立電感的傳統(tǒng)“控制器+2相”功率級(jí)進(jìn)行了比較。耦合電感解決方案在PCB尺寸方面顯示出高達(dá)3倍的空間優(yōu)勢(shì)！

圖3.具有耦合電感的兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)圖示。

例如，圖4所示的IC是一款高度集成的兩相降壓轉(zhuǎn)換器。將固定頻率控制方案與耦合電感結(jié)合使用，為比特幣挖礦應(yīng)用提供了極其緊湊、快速和準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)。

圖4.60A 兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器，帶耦合電感器。

關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)由外部電阻器配置，包括軟啟動(dòng)時(shí)序、輸出電壓、開關(guān)頻率、PMBus地址、過流跳變點(diǎn)和環(huán)路控制參數(shù)的選擇。該 IC 采用 35 引腳、4mm × 10.5mm FC2QFN 封裝，非常適合用于網(wǎng)絡(luò)和通信終端設(shè)備。

圖5顯示了60A實(shí)現(xiàn)方案，其占用的PCB尺寸僅為17mm x 23mm（白色矩形）。

圖5.60A兩相耦合電感降壓轉(zhuǎn)換器PCB。

該解決方案在 1.2V 時(shí)具有出色的 92% 峰值效率，時(shí)鐘頻率為 308kHz，輸入電壓為 12V（圖 6）。

圖6.兩相耦合電感降壓轉(zhuǎn)換器效率。

采用耦合電感器的兩相技術(shù)將集成度和密度提升到一個(gè)新的水平。在三分之一的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)出色的效率，使ASIC礦機(jī)設(shè)計(jì)更緊湊，功耗更低，發(fā)熱更低。

結(jié)論

區(qū)塊鏈技術(shù)正在開辟新的計(jì)算市場(chǎng)和機(jī)會(huì)。加密貨幣處于這項(xiàng)技術(shù)的最前沿，但需要ASIC礦機(jī)提供的大量計(jì)算能力。為ASIC供電的降壓轉(zhuǎn)換器必須小巧高效，以使高密度采礦設(shè)備產(chǎn)生最小的熱量。在此設(shè)計(jì)解決方案中，您了解了與傳統(tǒng)方案相比，帶耦合電感的兩相交錯(cuò)式降壓轉(zhuǎn)換器如何在三分之一的空間內(nèi)提供高效的解決方案。

審核編輯：郭婷