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【最硬核没有之一】比特大陆蚂蚁矿机S9整机电路原理分析

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发表于 2018-8-25 10:51:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在三月份经历寒冬的比特币,终于在四月份看到了春天,币价重回九千美元大关。以下是比特币近三个月价格统计图:

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3月份币价大跌,朋友圈刷屏去赛格跳楼。最近这些人又喜笑颜开得回到工位,继续做他们的矿机、虚拟货币生意。

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我们当时就做出过预测:只要市场有炒作,区块链和数字货币的生意就永远不会落幕。果然,四月份比特币价格重回九千美元大关。

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之前我们详详细细地拆解了3台主流比特币挖矿机,并做了主流比特币挖矿机硬件分析报告:

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  • 神马矿机M3
  • 翼比特E10
  • 主流比特币挖矿机硬件分析报告
  • 还有我们的公开课及视频


前几期我们矿机专场解析了市场主流矿机原理结构及BOM信息,由于时间关系部分回路未做详细解读,多个正在或者将要进行设计生产的矿机厂商联络我们一起探索。今天,我们根据机器及PCBA实物,以蚂蚁S9为例进一步分析整机电气原理(附部分反推原理图):



1
主控制板电源部分

1.蚂蚁S9主控制板SOC供电IC采用TI的TLV62130,该芯片输入电压范围3~17V,输出电压0.9V~5V可调,最大输出电流为3A,厂家推荐回路如下:
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在本机中由于采用多颗DC-DC回路成本较高,外围回路复杂;可以参照XILINX推荐单颗多路输出的DC-DC降压芯片(ADP5052),应用如下图:

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具体可参考回路时序要求及PCB LAYOUT布线实际考量。

2. 蚂蚁S9控制板采用TI的TPS51200做DDR的电源管理,可以采用GMT的G2985进行替代设计,如下实际应用图:

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2
温度传感器回路

由于算力板功耗较大(蚂蚁S9单片算力板功率约450~530W,神马M3及翼比特E10单片算力板功耗约650~750W),机器长期高温环境运行,需要侦测算力板工作温度以调节风扇工作模式.常规采用:TMP431/TMP451,LD75等,如下是S9算力板温度检测回路,采用了2种芯片,分别为:TMP451AIDQFR及NCT218MTR2G.参考TMP431芯片的应用回路图结合PCBA实物反推出回路原理图如下:
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3
ASIC芯片及外围回路

1. 蚂蚁S9 13.5T整机共计189PCS算力芯片(官方信息为:BM1387B),其中每单片算力板为63颗,每3颗芯片为一组,共21串。此项设计为比特大陆专利产品(详细可参考申请公布号:CN105045364),  如下是S9算力板去除散热片后的正反面实物图:
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    【最硬核没有之一】比特大陆蚂蚁矿机S9整机电路原理分析  拆解报告 105057rpwwkqfndnfywbfc

备注:算力板双面均贴有散热片,其中A面体积较大的散热片为手贴,B面与PCB直接接触的为SMT完成。

2. 将芯片拆下后,PCB焊盘及实际LAYOUT图如下:
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从PCB实物通过走线可以得出算力板的信号走向如下:

TX 信号:由芯片 27 脚进, 5 脚出;
RX 信号:由芯片由 4 脚进, 28 脚输出;
RST 信号:由芯片 32 脚进, 1 脚输出;
CLK 信号:由芯片 24 脚进, 6 脚出;   
BO 信号:由芯片 30 脚进, 2 脚输出。

根据芯片外围走线,确认出芯片的信号流向及各工作电压,如下图为芯片的实物图及芯片功能引脚图:

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根据实物测量出PCBA上有如下几组电压:CORE电压:0.4V 、0.8V、1.8V、2.5V。

如下是芯片的实物图及根据芯片实物图结合PCB描绘的芯片功能引脚图(部分可能有描述不准):

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4
PIC回路(2.3V-5.5V (PIC16F1704 )

控制算力板工作及将算力板信息反馈回主控制板,回路图大致如下:

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U1第 1 脚为 VDD  3.3V, PIN 14 为 GND,PIN 9/PIN10 脚I2C 总线,与主控制板进行通信。

PIN5、PIN6、PIN7 脚为 PIC 地址;PIN8/PIN11输出信号控制 DC-DC工作状态。

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