加密貨幣和其他區(qū)塊鏈技術(shù)是計算密集型的。目前的區(qū)塊鏈采礦設(shè)備依賴于數(shù)百個專用ASIC，這些ASIC消耗千瓦的功率進行計算。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)造新的市場和新的應用。雖然加密貨幣仍然是主要應用，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)庫的價值，該數(shù)據(jù)庫允許同行進行交易，而無需將控制權(quán)交給中介機構(gòu)或接受交易對手風險。區(qū)塊鏈，特別是應用于加密貨幣或比特幣挖礦，是計算和功耗密集型的，需要專門的計算機，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的大型礦池實現(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。在這個設(shè)計解決方案中，我們回顧了這個新興細分市場的狀況，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，支持許多應用，包括物聯(lián)網(wǎng)、供應鏈管理、醫(yī)療保健、籌款等。他們的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)可能有數(shù)萬個節(jié)點，每個節(jié)點都代表了黑客的潛在切入點。借助區(qū)塊鏈，公司可以通過為每個節(jié)點分配一個唯一的密鑰來跟蹤安全威脅，該密鑰允許其立即檢測異常行為或黑客入侵。

加密貨幣挖礦

目前加密貨幣對工作量證明（PoW）進行交易驗證的依賴引起了人們對這項技術(shù)消耗太多電力的擔憂。最終，從PoW到權(quán)益證明（PoS）的轉(zhuǎn)變應該可以緩解這種擔憂，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）在相當長的一段時間內(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，特別是因為 PC 游戲玩家和加密貨幣礦工一直在爭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礦機電源樹

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

圖2.礦機中包含的三個主板之一的電源樹。

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

60A兩相交錯式降壓轉(zhuǎn)換器，帶耦合電感器

對于需要高達60A峰值電流的1.2V電源軌，具有耦合電感器的兩相交錯同步降壓轉(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分立電感的傳統(tǒng)“控制器+2相”功率級進行了比較。耦合電感解決方案在PCB尺寸方面顯示出高達3倍的空間優(yōu)勢！

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

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，為比特幣挖礦應用提供了極其緊湊、快速和準確的實現(xiàn)。

圖4.60A 兩相交錯式降壓轉(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，包括軟啟動時序、輸出電壓、開關(guān)頻率、PMBus地址、過流跳變點和環(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 時具有出色的 92% 峰值效率，時鐘頻率為 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新的水平。在三分之一的空間內(nèi)實現(xiàn)出色的效率，使ASIC礦機設(shè)計更緊湊，功耗更低，發(fā)熱更低。

結(jié)論

區(qū)塊鏈技術(shù)正在開辟新的計算市場和機會。加密貨幣處于這項技術(shù)的最前沿，但需要ASIC礦機提供的大量計算能力。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