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

    “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。  

    “我們已經創造了一種怪物，”電源管理IC初創企業Zilker Labs公司(Austin, Texas)的共同發起人Jim Templeton說，“筆記本的熱極限呈現上升之勢，而局部熱點越來越多，并且解決這些越來越充滿挑戰性的電源管理問題的成本預算卻有限。”  

    工程師、測試人員和其它行業專家上周表示，導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線存在質量控制問題，并缺乏魯棒的電池材料；但是，設計工程師們表示，對移動設備外形越來越小、圖形處理功能越來越強的要求正在引發更多根本性的系統設計問題。  

    “這是一個系統架構問題，”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，并且要了解如何設計系統來管理在電池內部產生熱量的電流。掌握關鍵溫度的限制是至關重要的。”  

    Arlt補充說，“越來越強的圖形應用—如計算機游戲—可能會對計算機產生巨大的應力，導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充電。以他的觀點，處理器功率耗散造成的過熱可能引發系統問題，但卻不會導致一些筆記本電腦故障中所看到的火災。  

    Dobkin說：“火災危險應該與設計不良的電池中的電池化學反應有關，或者與一體化電池包中所使用的過熱保護器件有關。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OEM必須添加過壓保護器。索尼和其它電池制造的大型企業都在電池包中集成了過壓保護器。”  

    Mercury Research的McCarron說，大多數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)，也不了解化學反應的破壞性有多大。  

    設計瑕疵在筆記本電腦外殼內創造出熱點，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“這基本上是電池質量控制問題”的結論，Underwriter Laboratories公司(Northbrook, Ill.)的電氣工程師和消費事務經理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，索尼生產線中有缺陷的彎邊可能已經導致受影響的電池包的陰極遭受金屬污染，由此導致6起或更多的火災報告。“如果這是戴爾公司的設計問題，我們可能早就出現了更多的火災問題，”McCarron說。  

    索尼的發言人在東京說，“我們迄今的分析顯示，污染電池內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火災，因為電池在那一點就會失效。我們認為，火災是由電池和個人電腦系統的架構共同造成的。”  

    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范的半導體器件或假冒器件之中，它們存在接地焊盤或劣質封裝的問題。  

    據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界所應該承認的還要大。馬里蘭大學先進生命周期工程中心的發起人兼總監Pecht表示，供應鏈外包的復雜層次使之下一步不可能在產品召回中指指點點(以給出改善的建議)。“近日來，對于消費產品整體價格的下滑就有這樣的擔心，即企業已經轉向責任非常苛刻的各層面外包，”Pecht說。電源子系統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。  

    英特爾公司正在領導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。英特爾領導的Narrow VDC(電壓，直流)行動正在努力減少整體的功耗。雖然幾家OEM已經采納了Narrow VDC方法，但是，還不能普及應用。  

    Envisioneering Group (Seaford, N.Y.)的分析師Rick Doherty表示，許多戴爾筆記本的設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的后面，Doherty說道。  

    戴爾公司的移動系統單位的發言人Anne Camden對那個聲明提出了挑戰，表示不同的戴爾筆記本的電池位置都不同，取決于系統型號。“我向你保證，我們的工程師在設計這些系統時極為重視熱和安全性問題，”她說。  

    更為智能的芯片  

    一些行業觀察家上周呼吁，為了提高移動系統的安全性，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。數字電源管理在很大程度上能夠提高產品的安全性，并當電池遇到問題時會自動調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，服務器和聯網設備可能會從數字增強的電源調整器獲益，其中采用DSP和支持邏輯來精確地調整目前復雜系統中采用的多個電壓軌。但是，那些芯片可能應用到筆記本電腦尚需時日。  

    Patrick Heyer是TI公司電池管理產品單元的系統工程師，他表示TI已經推出了用于電池包內部的新的IC設計技術(所謂的氣體量規產品)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已經開發了利用SMBus進行通信的氣體量規芯片和電池充電器，提高了安全裕量，他說。  

    TI將于近日推出在電池包內跟蹤阻抗(電阻)的IC，從而賦予筆記本設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，”Heyer說。