标题：[转帖]“电池门”事件拉响警铃，是时候反思系统安全设计了！

继上周大规模锂离子电池召回行动之后，设计工程师们开始怀疑是否戴尔电脑公司笔记本火灾就是因移动系统过热而所致，并怀疑是否需要对这些系统的设计进行根本反思。  

    “基本问题在于，我们在笔记本电脑中对功率密度的处理是相当危险的，”Mercury Research公司(Cave Creek, Ariz.)的一位分析师Dean McCarron说道。  

    “我们已经创造了一种怪物，”电源管理IC初创企业Zilker Labs公司(Austin, Texas)的共同发起人Jim Templeton说，“笔记本的热极限呈现上升之势，而局部热点越来越多，并且解决这些越来越充满挑战性的电源管理问题的成本预算却有限。”  

    工程师、测试人员和其它行业专家上周表示，导致此次有史以来最大的消费者召回的主要原因在于，电池制造商索尼公司的生产线存在质量控制问题，并缺乏鲁棒的电池材料；但是，设计工程师们表示，对移动设备外形越来越小、图形处理功能越来越强的要求正在引发更多根本性的系统设计问题。  

    “这是一个系统架构问题，”位于德国的Bodo公司的Power Systems杂志出版人Bodo Arlt说，“你需要了解计算机从电池吸取多少能量，并且要了解如何设计系统来管理在电池内部产生热量的电流。掌握关键温度的限制是至关重要的。”  

    Arlt补充说，“越来越强的图形应用—如计算机游戏—可能会对计算机产生巨大的应力，导致对极端功率的需求。一旦计算过热，它就可能烧毁。”  

    过热保护电路  

    凌特科技公司首席技术官兼副总裁Robert Dobkin表示，在笔记本电脑主板上把电池包、微处理器和图形处理器相对集中地放置是一个错误。当温度高于45°C 到50°C时，过热电路会阻止目前的电池包继续充电。以他的观点，处理器功率耗散造成的过热可能引发系统问题，但却不会导致一些笔记本电脑故障中所看到的火灾。  

    Dobkin说：“火灾危险应该与设计不良的电池中的电池化学反应有关，或者与一体化电池包中所使用的过热保护器件有关。简单的锂电池缺乏处理过压的能力，所以电池制造商或系统OEM必须添加过压保护器。索尼和其它电池制造的大型企业都在电池包中集成了过压保护器。”  

    Mercury Research的McCarron说，大多数消费者不了解锂电池容纳多大的电能(一般的笔记本电池可以容纳多达100W小时的电能)，也不了解化学反应的破坏性有多大。  

    设计瑕疵在笔记本电脑外壳内创造出热点，在这种情况下，他说，戴尔可能一直就有罪，但是，McCarron表示召回源于索尼质量控制存在的问题。  

    一家测试实验室正式同意“这基本上是电池质量控制问题”的结论，Underwriter Laboratories公司(Northbrook, Ill.)的电气工程师和消费事务经理John Drengenberg说，“功率密度急剧增加，”他说，“而电池的材料却上跟不上。”  

    上周报告表明，索尼生产线中有缺陷的弯边可能已经导致受影响的电池包的阴极遭受金属污染，由此导致6起或更多的火灾报告。“如果这是戴尔公司的设计问题，我们可能早就出现了更多的火灾问题，”McCarron说。  

    索尼的发言人在东京说，“我们迄今的分析显示，污染电池内部电极的微小金属微粒造成了短路，”但是，他补充说，“通常，孤立地看它不会引发火灾，因为电池在那一点就会失效。我们认为，火灾是由电池和个人电脑系统的架构共同造成的。”  

    锂电池需要非常精确的充电器，以防止充过4.1V。对这种充电器的选择取决于笔记本电脑的OEM，而不是取决于电池制造商。凌特公司的Dobkin说，供应商没有给戴尔提供精确的充电器，所以，问题可能存在于不满足规范的半导体器件或假冒器件之中，它们存在接地焊盘或劣质封装的问题。  

    据IEEE Spectrum杂志今年第五月期消息，一份由Michael Pecht和Sanjay Tiku撰写的文章表示，伪造元器件的影响或许比业界所应该承认的还要大。马里兰大学先进生命周期工程中心的发起人兼总监Pecht表示，供应链外包的复杂层次使之下一步不可能在产品召回中指指点点(以给出改善的建议)。“近日来，对于消费产品整体价格的下滑就有这样的担心，即企业已经转向责任非常苛刻的各层面外包，”Pecht说。电源子系统也可能沦落为假冒元器件或被动元件的受害者。“任何元器件都可能是潜在的目标，”他说。  

    英特尔公司正在领导一项降低整个笔记本电脑功耗的努力，其热上限为70W。随着越来越多的功能被集成到笔记本之中，从无线组件到炽热的、包含大量晶体管的图形芯片，加上同时播放的视频游戏或电影，要给它们降温着实越来越困难。英特尔领导的Narrow VDC(电压，直流)行动正在努力减少整体的功耗。虽然几家OEM已经采纳了Narrow VDC方法，但是，还不能普及应用。  

    Envisioneering Group (Seaford, N.Y.)的分析师Rick Doherty表示，许多戴尔笔记本的设计都把电池放在前面，接近CPU和图形处理器。因此，“电池的器件比其它器件更热...所以在热应力作用期间，电池包中的6到10块电池就不能保持匹配，”他说。苹果、索尼和其它公司的笔记本趋向于把电池放在笔记本系统的后面，Doherty说道。  

    戴尔公司的移动系统单位的发言人Anne Camden对那个声明提出了挑战，表示不同的戴尔笔记本的电池位置都不同，取决于系统型号。“我向你保证，我们的工程师在设计这些系统时极为重视热和安全性问题，”她说。  

    更为智能的芯片  

    一些行业观察家上周呼吁，为了提高移动系统的安全性，需要采用更为智能的芯片。但是，另一些观察家指出，有些芯片解决方案可能对于成本敏感的消费电子制造商过于昂贵。数字电源管理在很大程度上能够提高产品的安全性，并当电池遇到问题时会自动调小输出的电压和电流。但是，在把成本压榨出笔记本方面，Zilker实验室的Templeton说，“我们正在竭尽全力。”  

    例如，服务器和联网设备可能会从数字增强的电源调整器获益，其中采用DSP和支持逻辑来精确地调整目前复杂系统中采用的多个电压轨。但是，那些芯片可能应用到笔记本电脑尚需时日。  

    Patrick Heyer是TI公司电池管理产品单元的系统工程师，他表示TI已经推出了用于电池包内部的新的IC设计技术(所谓的气体量规产品)以及用于电池充电的IC。在典型的笔记本中，这些电源IC被连接到微控制器，而该微控制器还管制键盘。TI已经开发了利用SMBus进行通信的气体量规芯片和电池充电器，提高了安全裕量，他说。  

    TI将于近日推出在电池包内跟踪阻抗(电阻)的IC，从而赋予笔记本设计工程师一种新的工具，让他们努力“更好地掌握电池的工作状态，”Heyer说。