繼上周大規(guī)模鋰離子電池召回行動之后，設(shè)計工程師們開始懷疑是否戴爾電腦公司筆記本火災(zāi)就是因移動系統(tǒng)過熱而所致，并懷疑是否需要對這些系統(tǒng)的設(shè)計進行根本反思。  

    “基本問題在于，我們在筆記本電腦中對功率密度的處理是相當危險的，”Mercury Research公司(Cave Creek, Ariz.)的一位分析師Dean McCarron說道。  

    “我們已經(jīng)創(chuàng)造了一種怪物，”電源管理IC初創(chuàng)企業(yè)Zilker Labs公司(Austin, Texas)的共同發(fā)起人Jim Templeton說，“筆記本的熱極限呈現(xiàn)上升之勢，而局部熱點越來越多，并且解決這些越來越充滿挑戰(zhàn)性的電源管理問題的成本預(yù)算卻有限�！�  

    工程師、測試人員和其它行業(yè)專家上周表示，導(dǎo)致此次有史以來最大的消費者召回的主要原因在于，電池制造商索尼公司的生產(chǎn)線存在質(zhì)量控制問題，并缺乏魯棒的電池材料；但是，設(shè)計工程師們表示，對移動設(shè)備外形越來越小、圖形處理功能越來越強的要求正在引發(fā)更多根本性的系統(tǒng)設(shè)計問題。  

    “這是一個系統(tǒng)架構(gòu)問題，”位于德國的Bodo公司的Power Systems雜志出版人Bodo Arlt說，“你需要了解計算機從電池吸取多少能量，并且要了解如何設(shè)計系統(tǒng)來管理在電池內(nèi)部產(chǎn)生熱量的電流。掌握關(guān)鍵溫度的限制是至關(guān)重要的。”  

    Arlt補充說，“越來越強的圖形應(yīng)用—如計算機游戲—可能會對計算機產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，導(dǎo)致對極端功率的需求。一旦計算過熱，它就可能燒毀。”  

    過熱保護電路  

    凌特科技公司首席技術(shù)官兼副總裁Robert Dobkin表示，在筆記本電腦主板上把電池包、微處理器和圖形處理器相對集中地放置是一個錯誤。當溫度高于45°C 到50°C時，過熱電路會阻止目前的電池包繼續(xù)充電。以他的觀點，處理器功率耗散造成的過熱可能引發(fā)系統(tǒng)問題，但卻不會導(dǎo)致一些筆記本電腦故障中所看到的火災(zāi)。  

    Dobkin說：“火災(zāi)危險應(yīng)該與設(shè)計不良的電池中的電池化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，或者與一體化電池包中所使用的過熱保護器件有關(guān)。簡單的鋰電池缺乏處理過壓的能力，所以電池制造商或系統(tǒng)OEM必須添加過壓保護器。索尼和其它電池制造的大型企業(yè)都在電池包中集成了過壓保護器�！�  

    Mercury Research的McCarron說，大多數(shù)消費者不了解鋰電池容納多大的電能(一般的筆記本電池可以容納多達100W小時的電能)，也不了解化學(xué)反應(yīng)的破壞性有多大。  

    設(shè)計瑕疵在筆記本電腦外殼內(nèi)創(chuàng)造出熱點，在這種情況下，他說，戴爾可能一直就有罪，但是，McCarron表示召回源于索尼質(zhì)量控制存在的問題。  

    一家測試實驗室正式同意“這基本上是電池質(zhì)量控制問題”的結(jié)論，Underwriter Laboratories公司(Northbrook, Ill.)的電氣工程師和消費事務(wù)經(jīng)理John Drengenberg說，“功率密度急劇增加，”他說，“而電池的材料卻上跟不上�！�  

    上周報告表明，索尼生產(chǎn)線中有缺陷的彎邊可能已經(jīng)導(dǎo)致受影響的電池包的陰極遭受金屬污染，由此導(dǎo)致6起或更多的火災(zāi)報告。“如果這是戴爾公司的設(shè)計問題，我們可能早就出現(xiàn)了更多的火災(zāi)問題，”McCarron說。  

    索尼的發(fā)言人在東京說，“我們迄今的分析顯示，污染電池內(nèi)部電極的微小金屬微粒造成了短路，”但是，他補充說，“通常，孤立地看它不會引發(fā)火災(zāi)，因為電池在那一點就會失效。我們認為，火災(zāi)是由電池和個人電腦系統(tǒng)的架構(gòu)共同造成的�！�  

    鋰電池需要非常精確的充電器，以防止充過4.1V。對這種充電器的選擇取決于筆記本電腦的OEM，而不是取決于電池制造商。凌特公司的Dobkin說，供應(yīng)商沒有給戴爾提供精確的充電器，所以，問題可能存在于不滿足規(guī)范的半導(dǎo)體器件或假冒器件之中，它們存在接地焊盤或劣質(zhì)封裝的問題。  

    據(jù)IEEE Spectrum雜志今年第五月期消息，一份由Michael Pecht和Sanjay Tiku撰寫的文章表示，偽造元器件的影響或許比業(yè)界所應(yīng)該承認的還要大。馬里蘭大學(xué)先進生命周期工程中心的發(fā)起人兼總監(jiān)Pecht表示，供應(yīng)鏈外包的復(fù)雜層次使之下一步不可能在產(chǎn)品召回中指指點點(以給出改善的建議)�！敖�日來，對于消費產(chǎn)品整體價格的下滑就有這樣的擔心，即企業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)向責任非常苛刻的各層面外包，”Pecht說。電源子系統(tǒng)也可能淪落為假冒元器件或被動元件的受害者。“任何元器件都可能是潛在的目標，”他說。  

    英特爾公司正在領(lǐng)導(dǎo)一項降低整個筆記本電腦功耗的努力，其熱上限為70W。隨著越來越多的功能被集成到筆記本之中，從無線組件到熾熱的、包含大量晶體管的圖形芯片，加上同時播放的視頻游戲或電影，要給它們降溫著實越來越困難。英特爾領(lǐng)導(dǎo)的Narrow VDC(電壓，直流)行動正在努力減少整體的功耗。雖然幾家OEM已經(jīng)采納了Narrow VDC方法，但是，還不能普及應(yīng)用。  

    Envisioneering Group (Seaford, N.Y.)的分析師Rick Doherty表示，許多戴爾筆記本的設(shè)計都把電池放在前面，接近CPU和圖形處理器。因此，“電池的器件比其它器件更熱...所以在熱應(yīng)力作用期間，電池包中的6到10塊電池就不能保持匹配，”他說。蘋果、索尼和其它公司的筆記本趨向于把電池放在筆記本系統(tǒng)的后面，Doherty說道。  

    戴爾公司的移動系統(tǒng)單位的發(fā)言人Anne Camden對那個聲明提出了挑戰(zhàn)，表示不同的戴爾筆記本的電池位置都不同，取決于系統(tǒng)型號�！拔蚁蚰惚ＷC，我們的工程師在設(shè)計這些系統(tǒng)時極為重視熱和安全性問題，”她說。  

    更為智能的芯片  

    一些行業(yè)觀察家上周呼吁，為了提高移動系統(tǒng)的安全性，需要采用更為智能的芯片。但是，另一些觀察家指出，有些芯片解決方案可能對于成本敏感的消費電子制造商過于昂貴。數(shù)字電源管理在很大程度上能夠提高產(chǎn)品的安全性，并當電池遇到問題時會自動調(diào)小輸出的電壓和電流。但是，在把成本壓榨出筆記本方面，Zilker實驗室的Templeton說，“我們正在竭盡全力�！�  

    例如，服務(wù)器和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能會從數(shù)字增強的電源調(diào)整器獲益，其中采用DSP和支持邏輯來精確地調(diào)整目前復(fù)雜系統(tǒng)中采用的多個電壓軌。但是，那些芯片可能應(yīng)用到筆記本電腦尚需時日。  

    Patrick Heyer是TI公司電池管理產(chǎn)品單元的系統(tǒng)工程師，他表示TI已經(jīng)推出了用于電池包內(nèi)部的新的IC設(shè)計技術(shù)(所謂的氣體量規(guī)產(chǎn)品)以及用于電池充電的IC。在典型的筆記本中，這些電源IC被連接到微控制器，而該微控制器還管制鍵盤。TI已經(jīng)開發(fā)了利用SMBus進行通信的氣體量規(guī)芯片和電池充電器，提高了安全裕量，他說。  

    TI將于近日推出在電池包內(nèi)跟蹤阻抗(電阻)的IC，從而賦予筆記本設(shè)計工程師一種新的工具，讓他們努力“更好地掌握電池的工作狀態(tài)，”Heyer說。