芯耀
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Part 01、前言
提起羅馬仕，那可是充電寶界的性?xún)r(jià)比，價(jià)格親民、容量逆天，堪稱(chēng)學(xué)生黨和打工人的手機(jī)續(xù)命神器?？烧l(shuí)能想到，充電寶最近也攤上大事了——因存在過(guò)熱起火風(fēng)險(xiǎn)，羅馬仕宣布召回2023年6月5日至2024年7月31日生產(chǎn)的近50萬(wàn)臺(tái)充電寶！ 消息一出，網(wǎng)友們炸開(kāi)了鍋：“啥？我的‘續(xù)命寶’要變‘燙手寶’了？
今天，咱們就從硬件電路可靠性的角度來(lái)扒一扒這樁“羅馬仕充電寶召回事件”。根據(jù)深圳市市場(chǎng)監(jiān)督管理局的公告，羅馬仕召回的充電寶涉及三款20,000mAh型號(hào)（PAC20-272，批次C14-P6/P7、M14-P6/P7、C13-P6/P7），共計(jì)49.1745萬(wàn)臺(tái)，原因是部分電芯原材料問(wèn)題，可能導(dǎo)致極少數(shù)產(chǎn)品在使用時(shí)過(guò)熱，甚至有起火風(fēng)險(xiǎn)。 這事兒可不是小打小鬧，2019年南開(kāi)大學(xué)女生充電寶自燃事件就曾讓羅馬仕的品控問(wèn)題被推上風(fēng)口浪尖，當(dāng)時(shí)還被曝出缺少溫控探頭！ 網(wǎng)友直呼：“這波召回，是不是又要重演‘火燒連營(yíng)’？”
召回事件暴露了充電寶設(shè)計(jì)中的硬傷，尤其是硬件電路的可靠性問(wèn)題。充電寶雖小，內(nèi)部卻是個(gè)“微型發(fā)電站”，包含電池、充電管理芯片、電路板和散熱系統(tǒng)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)翻車(chē)，都可能讓用戶(hù)從“滿(mǎn)電狂歡”變成“滿(mǎn)臉抓狂”。下面，咱們就從技術(shù)角度，提升充電寶電路設(shè)計(jì)的可靠性。
Part 02、充電寶的命脈：硬件電路的可靠性設(shè)計(jì)
充電寶的硬件電路就像人體的命脈，負(fù)責(zé)能量的高效傳輸和安全管理。設(shè)計(jì)一個(gè)靠譜的充電寶，不僅要充得快、用得久，還得確保它不會(huì)“耍脾氣”——過(guò)熱、短路、爆炸可不是鬧著玩的。以下從幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)入手，聊聊如何打造一個(gè)穩(wěn)如老狗的充電寶電路。
1. 電池管理：別讓“電芯”變“炸芯”
充電寶的核心是鋰電池，能量密度高，但有時(shí)候也有點(diǎn)暴脾氣，稍有不慎就可能“炸場(chǎng)”。羅馬仕召回的原因明確指向電芯原材料問(wèn)題，很大可能是電池管理BMS設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題。BMS的任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)控電池的電壓、電流和溫度，防止過(guò)充、過(guò)放和過(guò)熱。
過(guò)充保護(hù)：電池充滿(mǎn)后，BMS得果斷踩剎車(chē)，切斷充電電流。如果芯片反應(yīng)慢半拍，電池可能被撐爆，輕則鼓包，重則起火。
過(guò)放保護(hù)：電量過(guò)低時(shí)，BMS要及時(shí)拉閘，避免深度放電損傷電池壽命。
溫度監(jiān)控：內(nèi)置NTC熱敏電阻，實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，超過(guò)閾值就得降功率或停機(jī)。
所以靠譜的設(shè)計(jì)需要選用高精度BMS芯片，并在PCB布局時(shí)確保信號(hào)線(xiàn)遠(yuǎn)離高電流路徑，降低電磁干擾。
2. 充電協(xié)議：快充別“快炸”
現(xiàn)在的充電寶都愛(ài)標(biāo)榜“快充”，但快充協(xié)議的兼容性和穩(wěn)定性是門(mén)技術(shù)活。常見(jiàn)協(xié)議如PD、QC、VOOC對(duì)控制芯片要求極高，若芯片兼容性差或固件算法不完善，充電時(shí)可能出現(xiàn)電流波動(dòng)，導(dǎo)致過(guò)熱或短路。
比如控制芯片標(biāo)稱(chēng)支持PD3.0，但實(shí)際測(cè)試時(shí)協(xié)議握手失敗，強(qiáng)制輸出高電壓，結(jié)果就會(huì)燒壞設(shè)備。選用支持多協(xié)議的成熟芯片如英飛凌CYPD4226進(jìn)行嚴(yán)格的協(xié)議兼容性測(cè)試。同時(shí)加入TVS二極管和熔斷器，防止電壓尖峰損壞電路。
3. 散熱設(shè)計(jì)：別讓充電寶變“燙手寶”
充電寶工作時(shí)，電池和電路板都會(huì)發(fā)熱。如果散熱設(shè)計(jì)跟不上，溫度飆升不僅影響性能，還可能引發(fā)安全事故。羅馬仕召回公告提到“過(guò)熱現(xiàn)象”，也可能是散熱設(shè)計(jì)沒(méi)跟上，電芯和芯片就過(guò)熱。在設(shè)計(jì)階段用Ansys或COMSOL進(jìn)行熱仿真，優(yōu)化散熱路徑。高發(fā)熱元件如MOS管、電感分散布局，靠近導(dǎo)熱墊或散熱片。
4. PCB可靠性
PCB是充電寶的“骨架”，設(shè)計(jì)不合理可能導(dǎo)致信號(hào)干擾、短路或開(kāi)路。尤其對(duì)于大容量充電寶，電路復(fù)雜度高，PCB空間還得壓縮，設(shè)計(jì)難度堪比“螺螄殼里做道場(chǎng)”。
電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)混排，產(chǎn)生電磁干擾。焊點(diǎn)質(zhì)量差，高溫下容易脫焊，出廠(chǎng)前可以進(jìn)行高溫高濕測(cè)試，模擬極端使用場(chǎng)景。元件耐壓值偏低，容易擊穿。
Part 03、總結(jié)一下
羅馬仕的召回事件，給充電寶行業(yè)敲響了警鐘，也讓我們看到了硬件可靠性設(shè)計(jì)的重要性。硬件圈有句名言：“好產(chǎn)品不是吹出來(lái)的，是測(cè)出來(lái)的！”以下幾點(diǎn)，值得所有硬件工程師深思：
別在原材料上摳門(mén)，元器件選型一定不能只考慮價(jià)格，對(duì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)可靠性一定是第一位的！
測(cè)試是產(chǎn)品的照妖鏡，從電池循環(huán)測(cè)試到協(xié)議兼容性測(cè)試，再到高溫老化測(cè)試，每一步都得較真。
安全永遠(yuǎn)是第一位，充電寶不是擺件，安全和實(shí)用才是核心。49萬(wàn)臺(tái)的召回規(guī)模，代價(jià)不可謂不大！
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