技术领域
[0001] 本发明涉及电源供电技术领域，特别是涉及一种供电电路。
相关背景技术
[0002] 目前市场上的比特币矿机基本都是采用DC/DC(直流转直流)芯片的并联型矿机，由于DC/DC存在转化效率低的问题，造成了电源能量的浪费，同时，DC/DC的电路设计比较苛刻，会增加设计的要求，也会增加生产设计的成本。
[0003] 因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种有效措施，以满足实际应用中的更多需求。
具体实施方式
[0040] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041] 图1是本发明供电电路第一实施例的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的供电电路包括调整单元、和在供电端VCC与地之间串行连接的多个待供电芯片。其中，供电电路包括的多个待供电芯片中，两个相邻待供电芯片之间分别串行连接一个信号电平转换单元，各待供电芯片分别连接一个辅助电源单元。其中，辅助电源单元可以为连接的待供电芯片中的I/O(输入/输出)模块、PLL(锁相环)模块等一些特殊功能模块提供电源，通常可以用DC-DC模块实现。供电电路包括的多个待供电芯片分别连接调整单元，该调整单元分别根据各待供电芯片的工作状态，例如，是否处于正常工作状态(如是否可以正常收发数据)、电压状态、温度状态、工作频率状态等，对各待供电芯片进行温度或频率调整，以使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态。
[0042] 本发明各实施例中，调整单元具体可以通过硬件实现，也可以通过软件实现。例如，待供电芯片的工作状态为电压状态、温度状态或工作频率状态时，调整单元通过硬件实现时，可以通过比较器和调节器实现，示例性地，比较器可以比较待供电芯片的电压值、温度值、工作频率值与标准的电压、温度、工作频率的数值或范围之间的大小关系，向调节器输出表示比较结果信号，例如，以1表示比较结果相同，0表示比较结果不同；也可以仅在比较结果不同时向调节器输出0，在比较结果相同时不向调节器输出任何信号；调节器根据比较器发送的信号调高或调低待供电芯片进行温度或频率。再如，待供电芯片的工作状态为是否处于正常工作状态时，调整单元通过硬件实现时，具体可以通过监控器和调节器实现，示例性地，由监控器监控待供电芯片当前是否处于正常工作状态，向调节器输出表示比较结果信号，例如，以1表示工作状态正常，0表示工作状态不正常；也可以仅在工作状态不正常时向调节器输出0，在工作状态正常时不向调节器输出任何信号；调节器根据监控器发送的信号调高或调低待供电芯片进行温度或频率。
[0043] 在具体应用中，通常是待供电芯片的大电流的内核电压采用供电电路供电，第一待供电芯片的接地端作为第二待供电芯片的供电端，第二待供电芯片的接地端作为第三待供电芯片的供电端，按照此连接关系依次串联。辅助电压单元可以是普通的LDO和/或DC/DC等电源产生电路和/或芯片。为了方便介绍，图1具体示出了待供电芯片的数量为N(N≥2)的具体示例。本发明实施例中，N的取值为大于1的整数。待供电芯片分别为第一待供电芯片A1、第二待供电芯片A2……第N待供电芯片AN，相应的，两相邻待供电芯片之间串行连接的信号电平转换单元分别为第一信号电平转换单元B1、第二信号电平转换单元B2……第N-1信号电平转换单元B N-1，各待供电芯片分别连接一个辅助电源单元分别为第一辅助电源单元C1、第二辅助电源单元C2……第N辅助电源单元CN。对于待供电芯片内阻相当的情况，可以直接采用上述供电电路进行分压供电。
[0044] 本发明实施例提供的供电电路，在供电端与地之间串行连接多个待供电芯片，两相邻待供电芯片之间分别串行连接一个信号电平转换单元，各待供电芯片分别连接一个辅助电源单元，有效提高了供电电路的电源能量转换效率。
[0045] 由于供电电路中包括串行连接的多个待供电芯片，串行连接的各待供电芯片之间在电压不平衡时会导致部分甚至全部待供电芯片无法正常工作，从而影响整个串联供电电路正常工作。针对该问题，本发明实施例在串联供电电路中设置了分别与各待供电芯片连接的调整单元，可以分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，从而使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态，避免了由于串行连接的各待供电芯片之间的电压不平衡导致的部分或全部待供电芯片无法正常工作、从而影响整个串联供电电路正常工作的情形。
[0046] 图2是本发明供电电路第二实施例的结构示意图。参照图2，该实施例的供电电路，包括调整单元、和在供电端VCC与地之间串行连接的多个封装单元，每个封装单元中分别包括一组或多组元件，每组元件包括一个相连接的待供电芯片和辅助电源单元，两组相邻元件中的待供电芯片之间分别串行连接一个信号电平转换单元。供电电路包括的多个封装单元中的各待供电芯片分别连接调整单元，该调整单元分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，以使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态。
[0047] 为了方便介绍，本实施例中同样示出了待供电芯片的数量为N(N≥2)的具体示例，其中，N为大于1的整数。若各待供电芯片、各辅助电源单元以及各电压调整单元分开设置在PCB上，会使得PCB上的电器元件数量较多，导致PCB的体积较大。
[0048] 本发明实施例的供电电路中包括串行连接的多个待供电芯片，有效提高了供电电路的电源能量转换效率；并且，在串联供电电路中设置了分别与各待供电芯片连接的调整单元，可以分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，从而使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态，避免了由于串行连接的各待供电芯片之间的电压不平衡导致的部分或全部待供电芯片无法正常工作、从而影响整个串联供电电路正常工作的情形；另外，本发明实施例将每一组或多组待供电芯片、辅助电源单元分别设置在一个封装单元中形成一个整体模块，这样，PCB上可以根据需求设置一定数量的封装单元即可，从而减小了PCB的体积，提高了PCB的集成度，从而减少了PCB占用空间，降低了PCB的设计成本；另外，每一组或多组待供电芯片、辅助电源单元分别设置在一个封装单元中，还可以对待供电芯片、辅助电源单元的电器元件进行有效的保护。
[0049] 图3是本发明供电电路第三实施例的结构示意图。为了进一步减少PCB上的电器元件数量、减小PCB的体积和设计成本，如图3所示，在供电电路的进一步实施例中，信号电平转换单元具体可以设置两组相邻元件的其中一个元件所在的封装单元中。
[0050] 将信号电平转换单元也设置在封装单元中，可以进一步减小PCB的体积，降低PCB的设计成本，并且还可以对信号电平转换单元进行有效的保护。
[0051] 图4是本发明供电电路第四实施例的结构示意图。如图4所示，该实施例的供电电路包括调整单元，和在供电端VCC与地之间串行连接的多个待供电芯片。其中，各待供电芯片分别包括一个待供电电路，两个相邻待供电芯片的待供电电路之间分别串行连接一个信号电平转换单元，各待供电芯片还分别包括一个与该待供电电路连接的辅助电源单元。供电电路包括的多个待供电芯片分别连接调整单元，该调整单元分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，以使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态。
[0052] 为了方便介绍，本实施例中以待供电芯片和待供电电路的数量为N进行介绍，其中，N为大于1的整数。待供电芯片分别为第一待供电芯片A1、第二待供电芯片A2……第N待供电芯片AN，待供电电路分别为第一待供电电路E1、第二待供电电路E2……第N待供电电路EN。相应的，两相邻待供电电路之间串行连接的信号电平转换单元分别为第一信号电平转换单元B1、第二信号电平转换单元B2……第N-1信号电平转换单元BN-1，各待供电电路连接的辅助电源单元分别为第一辅助电源单元C1、第二辅助电源单元C2……第N辅助电源单元CN。对于待供电芯片内阻相当的情况，可以直接采用上述供电电路进行分压供电。
[0053] 本发明实施例的供电电路中包括串行连接的多个待供电芯片，有效提高了供电电路的电源能量转换效率；并且，在串联供电电路中设置了分别与各待供电芯片连接的调整单元，可以分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，从而使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态，避免了由于串行连接的各待供电芯片之间的电压不平衡导致的部分或全部待供电芯片无法正常工作、从而影响整个串联供电电路正常工作的情形；另外，若各待供电芯片、各辅助电源单元分开设置在PCB上，会使得PCB上的电器元件数量较多，导致PCB的体积较大，本发明实施例将每一个待供电芯片连接的辅助电源单元设置在该待供电芯片中，从而减小了PCB的体积，降低了PCB的设计成本。
[0054] 图5是本发明供电电路第五实施例的结构示意图。为了进一步减少PCB上的电器元件数量、减小PCB的体积和设计成本，如图5所示，在本发明供电电路的进一步实施例中，还可以将多个待供电芯片封装在一个封装单元中，每个封装单元中封装的待供电芯片的数量可以不一样，例如可以封装2个、3个、…等待供电芯片。这样，可以根据实际需求选择相应数量、包括适合待供电芯片数量的封装单元设计于PCB上即可。
[0055] 另外，在基于图4或图5所示任一实施例的供电电路中，两个待供电芯片之间串行连接的信号电平转换单元，具体可以设置在这两个相邻待供电芯片的其中一个待供电芯片中。则该实施例中，N个待供电芯片中的N-1个待供电芯片中设置有信号电平转换单元，另外1个待供电芯片中未设置信号电平转换单元。
[0056] 将信号电平转换单元也设置在待供电芯片中，可以进一步减小PCB的体积，降低PCB的设计成本，并且还可以对信号电平转换单元进行有效的保护。
[0057] 图6是本发明供电电路第六实施例的结构示意图。如图6所示，该实施例的供电电路包括调整单元，和在供电端与地之间串行连接的多个待供电芯片。其中，供电电路包括的多个待供电芯片中，各待供电芯片与地之间分别连接一个信号电平转换单元，各待供电芯片分别连接一个辅助电源单元。供电电路包括的多个待供电芯片分别连接调整单元，该调整单元分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，以使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态。
[0058] 为了方便介绍，本实施例中同样以待供电芯片的数量分别为N进行介绍，其中，N为大于1的整数。待供电芯片分别为第一待供电芯片a1、第二待供电芯片a2……第N待供电芯片aN，相应的，各待供电芯片与地之间连接的信号电平转换单元分别为第一信号电平转换单元b1、第二信号电平转换单元b2、……第N信号电平转换单元bN，各待供电芯片连接的辅助电源单元分别为第一辅助电源单元c1、第二辅助电源单元c2……第N辅助电源单元cN。对于待供电芯片内阻相当的情况可以直接采用上述供电电路进行分压供电。
[0059] 本发明实施例的供电电路中包括串行连接的多个待供电芯片，有效提高了供电电路的电源能量转换效率；并且，在串联供电电路中设置了分别与各待供电芯片连接的调整单元，可以分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，从而使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态，避免了由于串行连接的各待供电芯片之间的电压不平衡导致的部分或全部待供电芯片无法正常工作、从而影响整个串联供电电路正常工作的情形。
[0060] 图7是本发明供电电路第七实施例的结构示意图。如图7所示，该实施例的供电电路包括调整单元，和在供电端VCC与地之间串行连接的一个或多个封装单元。其中，每个封装单元中分别包括一组或多组元件，每组元件包括一个相连接的待供电芯片和辅助电源单元，每组元件中的待供电芯片与地之间连接一个信号电平转换单元。供电电路包括的多个待供电芯片分别连接调整单元，该调整单元分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，以使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态。
[0061] 图7所示的本实施例仅示出了在供电端VCC与地之间串行连接多个封装单元的示例，本领域技术人员基于本发明实施例的记载，可以获知对于在供电端VCC与地之间串行连接一个封装单元的结构和具体实现。
[0062] 本发明实施例的供电电路中包括串行连接的多个待供电芯片，有效提高了供电电路的电源能量转换效率；并且，在串联供电电路中设置了分别与各待供电芯片连接的调整单元，可以分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，从而使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态，避免了由于串行连接的各待供电芯片之间的电压不平衡导致的部分或全部待供电芯片无法正常工作、从而影响整个串联供电电路正常工作的情形；另外，若各待供电芯片、各辅助电源单元、各信号电平转换单元分开设置在PCB上，会使得PCB上的电器元件数量较多，导致PCB的体积较大，本发明实施例将每一组或多组待供电芯片、辅助电源单元、信号电平转换单元分别封装在一个封装单元中，这样，PCB上可以根据需求设置一定数量的封装单元即可，从而减小了PCB的体积，降低了PCB的设计成本，并且，将待供电芯片、辅助电源单元、信号电平转换单元设置在封装单元中，还可以对待供电芯片、辅助电源单元、信号电平转换单元的电器元件进行有效的保护。
[0063] 图8是本发明供电电路第八实施例的结构示意图。如图8所示，该实施例的供电电路包括调整单元，和在供电端VCC与地之间串行连接的多个待供电芯片。其中，各待供电芯片分别包括一个待供电电路。各待供电芯片中，在待供电电路与地之间连接一个信号电平转换单元，待供电电路还连接一个辅助电源单元。供电电路包括的多个待供电芯片分别连接调整单元，该调整单元分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，以使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态。
[0064] 为了方便介绍，本实施例中同样以待供电芯片的数量分别为N(N≥2)进行介绍，其中，N为大于1的整数。待供电芯片分别为第一待供电芯片a1、第二待供电芯片a2……第N待供电芯片aN，待供电电路分别为第一待供电路e1、第二待供电电路e2……第N待供电电路eN。相应的，各待供电电路与地之间连接的信号电平转换单元，分别为第一信号电平转换单元b1、第二信号电平转换单元b2、……第N信号电平转换单元bN，各待供电电路分别连接的辅助电源单元，分别为第一辅助电源单元c1、第二辅助电源单元c2……第N辅助电源单元cN。对于待供电芯片内阻相当的情况可以直接采用上述供电电路进行分压供电。
[0065] 本发明实施例的供电电路中包括串行连接的多个待供电芯片，有效提高了供电电路的电源能量转换效率；并且，在串联供电电路中设置了分别与各待供电芯片连接的调整单元，可以分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整，从而使供电电路中的所有待供电芯片均处于正常工作状态，避免了由于串行连接的各待供电芯片之间的电压不平衡导致的部分或全部待供电芯片无法正常工作、从而影响整个串联供电电路正常工作的情形；另外，若待供电芯片、各辅助电源单元、信号电平转换单元分开设置在PCB上，会使得PCB上的电器元件数量较多，导致PCB的体积较大，本发明实施例将各待供电芯片连接的信号电平转换单元、辅助电源单元设置在相应的待供电芯片中，从而减小了PCB的体积，降低了PCB的设计成本。
[0066] 图9是本发明供电电路第九实施例的结构示意图。为了进一步减少PCB上的电器元件数量、减小PCB的体积和设计成本，如图9所示，在本发明供电电路的进一步实施例中，还可以将多个待供电芯片封装在一个封装单元中，每个封装单元中封装的待供电芯片的数量可以不一样，例如可以封装2个、3个、…等待供电芯片。这样，可以根据实际需求选择相应数量、包括适合待供电芯片数量的待供电模块设计于PCB上即可。
[0067] 在本发明上述图1至图9所示各供电电路实施例中，调整单元具体可以是温度调整单元或者频率调整单元，分别根据各待供电芯片的工作状态对各待供电芯片进行温度或频率调整。
[0068] 在本发明上述图1至图9所示各供电电路实施例的一个具体示例中，调整单元对各待供电芯片进行频率调整时，作为频率调整单元，具体用于：
[0069] 分别针对各待供电芯片，按照预设周期检测待供电芯片的工作状态是否正常；
[0070] 若有待供电芯片的工作状态不正常，在预设频率范围内按照预设频率步长提高或降低工作状态不正常的待供电芯片的工作频率。
[0071] 待供电芯片的工作频率、分担的电压过高或过低，都会影响其正常工作。本发明实施例限定在预设频率范围内提高或降低工作状态不正常的待供电芯片的工作频率，即：保证待供电芯片提高或降低后的工作频率不会超出该预设频率范围。若按照预设频率步长提高或降低工作频率后，其工作频率会超出预设频率范围，则可以在提高工作频率时，将提高后的工作频率限定至预设频率范围内的频率上限；在降低工作频率时，将降低后的工作频率限定至预设频率范围内的频率下限。通过改变待供电芯片的工作频率，可以改变该待供电芯片的功耗、散热量、芯片温度和该芯片分担的供电电压。例如，降低一个待供电芯片的工作频率，该待供电芯片的功耗会降低，散热量会减少，降低其整个芯片的温度，从而该待供电芯片分担的供电电压会提高；反之，提高一个待供电芯片的工作频率，该待供电芯片的功耗会提高，散热量会增加，其整个芯片的温度会升高，从而该待供电芯片分担的供电电压会降低。
[0072] 其中的预设频率范围是供电电路中各待供电芯片可工作的频率范围，例如可以是200MHZ～700MHZ，预设频率步长例如可以是6.25MHz。由于供电电路中的待供电芯片之间采用串联结构，改变其中一个或多个待供电芯片的工作频率时，会影响供电电路中其他待供电芯片分担的供电电压，从而可能影响其他待供电芯片的工作状态。本发明人基于研究发现，预设频率步长设置为6.25MHz时，既可以有效改善当前工作状态不正常的待供电芯片工作状态，还不会影响供电电路中其他工作状态正常的待供电芯片的正常工作。
[0073] 在本发明上述图1至图9所示各供电电路实施例的另一个具体示例中，调整单元对各待供电芯片进行温度调整时，作为温度调整单元，具体用于：
[0074] 分别针对各待供电芯片，按照预设周期检测待供电芯片的工作状态是否正常；
[0075] 若有待供电芯片的工作状态不正常，在预设转速范围内提高或降低工作状态不正常的待供电芯片中风扇的转速。
[0076] 待供电芯片的温度过高或过低，都会影响其正常工作。本发明预设一个转速范围，风扇在预设转速范围内，待供电芯片的温度不会过高或过低从而影响其正常工作。本发明实施例限定在预设转速范围内提高或降低工作状态不正常的待供电芯片中风扇的转速，即：保证提高或降低后风扇的转速不会超出该预设转速范围。通过改变待供电芯片中风扇的转速，可以改变该待供电芯片的温度和该芯片分担的供电电压。例如，提高待供电芯片中风扇的转速，可以降低其整个芯片的温度，从而该待供电芯片分担的供电电压会提高；反之，降低待供电芯片中风扇的转速，其整个芯片的温度会升高，从而该待供电芯片分担的供电电压会降低。
[0077] 在进一步的一个具体示例中，各待供电芯片中都设置有状态寄存器，可以在待供电芯片上电后进行自检，并指示所在待供电芯片的状态，其中的状态寄存器指示的状态包括以下任意一项或多项：电压状态、温度状态、工作频率状态。根据状态寄存器指示的状态，可以获知待供电芯片的状态是否正常，在待供电芯片的状态不正常时，可以进行告警。相应地，该实施例中，调整单元检测待供电芯片的工作状态是否正常时，具体可用于根据待供电芯片中状态寄存器指示的状态判断待供电芯片的工作状态是否正常。
[0078] 另外，由于各待供电芯片都要进行数据收发，可以通过待供电芯片是否对发送给该待供电芯片的数据都进行了正确反馈，来判断该待供电芯片的工作状态是否正常。则在进一步的另一个具体示例中，调整单元检测待供电芯片的工作状态是否正常时，具体用于：根据待供电芯片对发送给该待供电芯片的数据的反馈数据，判断待供电芯片的工作状态是否正常。例如，向一个待供电芯片发送P组数据，P为大于1的整数，检测该待供电芯片是否针对该P组数据都进行了正确反馈，若该待供电芯片对该P组数据都进行了正确反馈，则判定该待供电芯片的工作状态正常；否则，若该待供电芯片未对P组数据都进行反馈、或者对其中某组数据的反馈错误，可以判定该待供电芯片的工作状态不正常。
[0079] 在本发明上述各供电电路实施例的又一个具体示例中，信号电平转换单元可以转换电平信号和差分信号，具体采用但不限于以下任意一种或多种方式实现：光耦转换法、变压器转换法、差分信号传输法、二极管压降法。
[0080] 例如，信号电平转换单元采用光耦转换法实现的一种具体示例可以参照图10，第一待供电芯片通过光电耦合器与第二待供电芯片连接。
[0081] 信号电平转换单元采用变压器转换法实现的一种具体示例可以参照图11，第一待供电芯片通过变压器与第二待供电芯片连接。
[0082] 信号电平转换单元采用差分信号传输法实现的一种具体示例可以参照图12，第一待供电芯片与第二待供电芯片信号电平转换通过USB，SERDES等标准或私有的等差分信号来实现。
[0083] 信号电平转换单元采用二极管压降法实现的一种具体示例可以参照图13，第一待供电芯片通过二极管与第二待供电芯片连接。
[0084] 本发明实施例还提供了一种虚拟数字币的挖矿机。如图14所示，是本发明挖矿机一个实施例的结构示意图。参见图14，该实施例的挖矿机具体包括机箱301、位于机箱内部的控制板302、与控制板连接的扩展板303以及与扩展板连接的运算板305，其中的运算板305包含供电电路304。
[0085] 其中，供电电路304具体可以采用本发明上述任一实施例的供电电路实现。挖矿机中控制板302是整个挖矿机的控制中心，控制板302通过输入/输出(IO)扩展板303发送指令和数据，运算板305采用供电电路供电，是整个挖矿机的运算中心。控制板将指令和数据下发到IO扩展板303，IO扩展板303将指令和数据转发到运算板305，运算板305运算后将结果通过IO扩展板返回到控制板302，控制板302通过有线网络接口上传到互联网中。另外，运算板305还可以包括其他单元，例如供电保护电路，该供电保护电路可以在供电电路304的整体温度异常时切断供电电源的供电。
[0086] 本发明实施例还提供了一种服务器。图15是本发明服务器一个实施例的结构示意图。如图15所示，该实施例的服务器具体包括主板401、与主板401电连接的内存盘402和硬盘403、为主板供电的电源404、以及包含供电电路405的中央处理单元406。其中，供电电路405具体可以基于本发明上述任一实施例的供电电路实现。
[0087] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0088] 以上对本发明所提供的一种供电电路、挖矿机和服务器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的实现及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
