Umrüstung auf 12V-Eingang für Bitaxe Gamma

1. Um die Einschränkungen seltener und spezialisierter Netzteile zu beheben, wird die Verwendung eines standardisierten Netzteilbereichs empfohlen. Die derzeitige Konfiguration mit 5 V und 6 A ist unpraktisch, insbesondere bei Verwendung einer DC-Buchse, da hohe Stromstärken zu Kontaktproblemen führen können. Der Umstieg auf ein 12-V-Netzteil bietet eine effizientere Lösung. Bei gleicher Ausgangsleistung von 30 W ist ein 12-V-Netzteil mit 2,5 A ausreichend, wodurch Spannungsabfälle in Leitern und Kontakten um über 58 % reduziert werden.

2. Bei Selbsttests mit einem 5V 6A Mean Well Netzteil wurden Spannungsabfälle an den Kondensatoren 5V0 -> C2 und 1V2 -> C43 aufgezeichnet.

3. Die Verwendung eines 12-V-Eingangs ist für zukünftige Entwicklungsziele unerlässlich, wie beispielsweise die Implementierung von USB-C PD und die Entwicklung von PCIe-Slot-Minern:

• USB-C PD: Der maximal verfügbare Strom bei 5 V ist auf 3 A begrenzt, weshalb eine Erhöhung der Eingangsspannung auf 12 V oder 15 V erforderlich ist, um die Leistungsanforderungen über USB-C PD zu erfüllen.
• PCIe-Steckplatzkompatibilität: PCIe-Steckplätze liefern nur 12-V- und 3,3-V-Spannungen, weshalb ein 12-V-Eingang für die Funktionalität des Mining-Geräts unerlässlich ist.

Hardware-Implementierungsprozess:

1. Ersetzen Sie alle relevanten Kondensatoren durch solche mit höherer Spannungsfestigkeit.

C2; C3; C4; C6; C7; C9; C5; C51; C52 -> auf 16V-25 umstellen
Manche Ersatzteile sind möglicherweise größer als die ursprüngliche Grundfläche, können aber mit entsprechenden Anpassungen verlötet werden.

2. Den gesamten 5V-Bus auf 12V umstellen. U5 und U6 von der 5V- (12V-)Schiene trennen. U3 entfernen.

3. Schließen Sie einen Schaltregler an die 12V-Schiene an und stellen Sie die Ausgangsspannung auf 3,3V ein, um eine 3,3V-Schiene zu erzeugen.

4. Verbinden Sie U4, U5 und U6 mit der 3,3V-Schiene.

5. U2 misst die Spannung (Rückkopplung) in deutlichem Abstand von der Last. Bei Strömen bis zu 20 A ist es sehr wichtig, die Messleitungen so nah wie möglich an die Last anzuschließen. Dies gilt insbesondere, wenn Durchkontaktierungen im Stromkreis vorhanden sind.

Um möglicherweise fehlerhafte Rückkopplungsmessungen auszuschließen, wurde eine gerade, verdrillte Messleitung hergestellt und an C39 angeschlossen.

Bei der Simulation des TPS546D24-Designs mit WEBENCH Power Designer wurde festgestellt, dass die Eingangs- und Ausgangskapazität nicht ausreicht. Da der Designer die Anzahl der Kondensatoren anzeigt, kann dies zu Verwirrung führen. Daher wurde zusätzliche Kapazität hinzugefügt (die jedoch aufgrund des begrenzten Platzes unter den empfohlenen Werten lag).

Software-Implementierungsprozess:

Da die Firmware für Hardware ausgelegt ist, die nur eine Nenneingangsspannung von 5 V unterstützt, sind geringfügige Anpassungen der Codekonstanten erforderlich.

Die Header-Datei TPS546.h wurde modifiziert:

Testen:

Tests nach der Modifikation zeigten eine vergleichbare Leistung wie die ursprüngliche 5-V-Konfiguration. Allerdings wies U2 aufgrund eines größeren Spannungsabfalls im internen LDO leicht erhöhte Temperaturen auf. Dies lässt sich durch den Einsatz eines externen 5-V-Schaltreglers zur Vorspannung des internen LDO beheben und somit die Effizienz steigern.

Wie bereits erwähnt, vereinfacht eine Eingangsspannung von 12 V die Beschaffung von AC/DC-Netzteilen und verbessert deren Verfügbarkeit. Zudem ermöglicht sie kompaktere Netzteilkonstruktionen.

Nächste Schritte:

1. Integration der USB-C PD-Kompatibilität zur Unterstützung von Powerbanks und kompakten Handy-Ladegeräten.
2. Entwerfen Sie eine neue Leiterplatte, um die thermische und energetische Leistung zu optimieren, präzise Tests zu ermöglichen und die Komplexität von drahtfixierten Prototypen zu beseitigen. Da das Testen drahtfixierter Prototypen etwas knifflig ist, weiß man nie genau, ob man das Bauteil oder die Drahtverbindungen testet.
3. Führen Sie Vergleichstests mit dem 12V-Prototyp durch, um die Verbesserungen zu bestätigen.