如何构建更凉爽、更密集的ASIC矿机钻机

加密货币和其他区块链技术是计算密集型的。目前的区块链采矿设备依赖于数百个专用ASIC，这些ASIC消耗千瓦的功率进行计算。用于为ASIC供电的转换器必须节省空间和功耗，以最大限度地提高密度并最大限度地减少热量产生。在快速回顾了这一类新应用之后，我们提出了一种带有耦合电感器的两相降压转换器，作为为ASIC供电的理想解决方案。

介绍

区块链技术正在创造新的市场和新的应用。虽然加密货币仍然是主要应用，但全球政府和行业等组织已经了解这种分散、廉洁的数据库的价值，该数据库允许同行进行交易，而无需将控制权交给中介机构或接受交易对手风险。区块链，特别是应用于加密货币或比特币挖矿，是计算和功耗密集型的，需要专门的计算机，如图1所示的ASIC挖矿设备。从电源管理的角度来看，为了帮助依赖加密钻机的大型矿池实现低于每太哈希 （W/T） 40W 的效率，最大限度地减少功耗至关重要。在这个设计解决方案中，我们回顾了这个新兴细分市场的状况，并提出了一种为ASIC采矿设备供电的新方法。

区块链

区块链作为一种安全的分布式账本技术，超越加密货币，支持许多应用，包括物联网、供应链管理、医疗保健、筹款等。他们的相关网络可能有数万个节点，每个节点都代表了黑客的潜在切入点。借助区块链，公司可以通过为每个节点分配一个唯一的密钥来跟踪安全威胁，该密钥允许其立即检测异常行为或黑客入侵。

加密货币挖矿

目前加密货币对工作量证明（PoW）进行交易验证的依赖引起了人们对这项技术消耗太多电力的担忧。最终，从PoW到权益证明（PoS）的转变应该可以缓解这种担忧，并将区块链技术推向主流和加密货币挖矿。图形处理单元（GPU）在相当长的一段时间内一直是加密货币挖矿的主力。这影响了 GPU 硬件的可用性和定价，特别是因为 PC 游戏玩家和加密货币矿工一直在争夺相同的图形硬件池。但随着挖矿算法的变化以及挖矿中提高生产率的压力越来越大，专门的ASIC正在取代GPU。

ASIC矿机电源树

例如，一台 2.35kW 的 ASIC 矿机有 90 个 20A、1.2V ASIC 分布在三个主板上。来自 12V 银盒和三个主板之一的电源如图 2 所示。

图2.矿机中包含的三个主板之一的电源树。

每个主板为 30 个 ASIC 供电，带有 10 个 60A、1.2V 降压转换器，每个转换器为 3 个 GPU 供电。

60A两相交错式降压转换器，带耦合电感器

对于需要高达60A峰值电流的1.2V电源轨，具有耦合电感器的两相交错同步降压转换器是最佳解决方案。耦合电感器技术提供高性能，并最大限度地减少输入和输出电容器的数量。在图3中，将60A单芯片、两相耦合电感解决方案与具有两个分立电感的传统“控制器+2相”功率级进行了比较。耦合电感解决方案在PCB尺寸方面显示出高达3倍的空间优势！

图3.具有耦合电感的两相交错式降压转换器的优势图示。

例如，图4所示的IC是一款高度集成的两相降压转换器。将固定频率控制方案与耦合电感结合使用，为比特币挖矿应用提供了极其紧凑、快速和准确的实现。

图4.60A 两相交错式降压转换器，带耦合电感器。

关键系统参数由外部电阻器配置，包括软启动时序、输出电压、开关频率、PMBus地址、过流跳变点和环路控制参数的选择。该 IC 采用 35 引脚、4mm × 10.5mm FC2QFN 封装，非常适合用于网络和通信终端设备。

图5显示了60A实现方案，其占用的PCB尺寸仅为17mm x 23mm（白色矩形）。

图5.60A两相耦合电感降压转换器PCB。

该解决方案在 1.2V 时具有出色的 92% 峰值效率，时钟频率为 308kHz，输入电压为 12V（图 6）。

图6.两相耦合电感降压转换器效率。

采用耦合电感器的两相技术将集成度和密度提升到一个新的水平。在三分之一的空间内实现出色的效率，使ASIC矿机设计更紧凑，功耗更低，发热更低。

结论

区块链技术正在开辟新的计算市场和机会。加密货币处于这项技术的最前沿，但需要ASIC矿机提供的大量计算能力。为ASIC供电的降压转换器必须小巧高效，以使高密度采矿设备产生最小的热量。在此设计解决方案中，您了解了与传统方案相比，带耦合电感的两相交错式降压转换器如何在三分之一的空间内提供高效的解决方案。

审核编辑：郭婷