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比特币挖矿机设计之电平转换设计

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发表于 2018-12-19 21:38 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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      以下内容,仅仅为作者个人兴趣研究。不必较真。      比特币挖矿机设计的过程中,由于采用了串联供电的方式(详细见连接的帖子https://www.eda365.com/thread-188408-1-1.html),因此不可避免的会发生两级芯片之间通讯的电平不匹配的问题。即上一级芯片和下一级芯片的VSS会相差一个核电压的电平。挖矿机的芯片电平一般为1.8V,那么从下图可以发现,信号从A发到B的时候,如果A发送的是低电平,那么对于B的IO来说实际是-0.5V,改电平容易导致芯片IO口上的ESD管导通,进而损坏IO口,如果A发送的是高电平,则1.8V对于A芯片来说是1.3V,参考一般1.8V的高电平判决标准,1.3V基本处于临界值,有可能导致信号发送失败。那么如何经济的解决该问题呢?
6 ]- V% a% n2 W0 {      
( G# m6 V$ L2 R: n& n! Q4 d3 p, H" o* ]8 t3 Q
      实际解决这个原理会是非常简单,可以用很传统的电阻分压方式来解决。如下图:
- ~* L4 l7 b( b" s0 v0 h/ a5 Z% j+ c! k& l
4 {) u4 u4 i* v3 S) ?0 K) Z; k( T
      此电路的弊端在于要比较精准的估算出IO口本身的驱动电流,进而确认电阻的阻值。9 h( @( d$ e+ G* I4 X* z% z
      此外也可以采用高速开关二极管来做电平转换电路,见下图:
4 H! y5 \$ T, W1 D0 B7 x
+ P1 B: {6 y; ?/ G% |  G      此电路需要注意三个问题:
% l' {5 }: Y# K  L* c# n      1、尽量选择高速开关二极管,如我选择的这个ROHM 1SSC00CMT,其trr=4ns,由于矿机芯片的串联节数很多,因此整个SPI总线上可能会串联多达20到30颗二极管,因此开关延时要尽量的短。
: ]5 T  t1 f9 l, l$ `/ @" z       1ss400cmt2r-e-.pdf (1.28 MB, 下载次数: 9) , C/ ~, ^6 J% u( I/ [' s2 W
      2、要考虑二级管的管压降在0.5V上,这个就不用多解释。# P- g, D2 a# w0 p2 U0 i" r
      3、要计算好上拉和下拉电阻的阻止,而计算该阻止还要考虑二极管压降,电流,和温度三者之间的关系。一般矿机的工作温度都在60度以上,因此我们看曲线应该看温度、电压曲线 75度那条线,进而计算出该电阻。而且实际上,二极管的参数一般和规格书也会有一些出入,还需要实际经过多次调试来微调电阻。
2 N5 a) j' Z# o* h# U0 R& t- |# q; }$ v' Z( {8 j" o4 ~5 ]9 H
    以上两种为最经济节约的方式,当然还用用三极管、MOS管甚至可以用电平转换芯片来设计。然后,在矿机领域基本没有采纳别的方案,究其原因,是因为整个矿机的电平转换电路会高达200个以上,哪怕增加一个电阻,对于整机的LAYOUT空间、成本都会有很大的影响。所谓大道至简,任何经过大批量生产的机器,起内部一定不会有冗余器件的存在,这也告诉我们:在设计电路的时候,是不是真正清楚每一个器件的作用以及是否够用,或者过设计?如果有,那么你的产品也许就离量产还有那么一步之遥。
7 @  h, P$ o1 E/ s( N, D0 ]+ h) }' a  I; x4 v% S% G; F

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该用户从未签到

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发表于 2021-3-29 14:46 | 只看该作者
嗯,不错的介绍!
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