加密貨幣和其他區(qū)塊鏈技術是計算密集型的。目前的區(qū)塊鏈采礦設備依賴于數(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換器，作為為ASIC供電的理想解決方案。

介紹

區(qū)塊鏈技術正在創(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，而無需將控制權交給中介機構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重要。在這個設計解決方案中，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，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。他們的相關網(wǎng)絡可能有數(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消耗太多電力的擔憂。最終，從PoW到權益證明（PoS）的轉變應該可以緩解這種擔憂，并將區(qū)塊鏈技術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 降壓轉換器，每個轉換器為 3 個 GPU 供電。

60A兩相交錯式降壓轉換器，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換器是最佳解決方案。耦合電感器技術提供高性能，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換器。將固定頻率控制方案與耦合電感結合使用，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 兩相交錯式降壓轉換器，帶耦合電感器。

關鍵系統(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)絡和通信終端設備。

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換器效率。

采用耦合電感器的兩相技術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實現(xiàn)出色的效率，使ASIC礦機設計更緊湊，功耗更低，發(fā)熱更低。

結論

區(qū)塊鏈技術正在開辟新的計算市場和機會。加密貨幣處于這項技術的最前沿，但需要ASIC礦機提供的大量計算能力。為ASIC供電的降壓轉換器必須小巧高效，以使高密度采礦設備產(chǎn)生最小的熱量。在此設計解決方案中，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換器如何在三分之一的空間內提供高效的解決方案。

審核編輯：郭婷