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从罗马仕召回近50万台充电宝聊聊硬件电路设计容易被忽视的重中之重:可靠性设计

06/18 16:24
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Part 01、前言

提起罗马仕,那可是充电宝界的性价比,价格亲民、容量逆天,堪称学生党和打工人的手机续命神器。可谁能想到,充电宝最近也摊上大事了——因存在过热起火风险,罗马仕宣布召回2023年6月5日至2024年7月31日生产的近50万台充电宝! 消息一出,网友们炸开了锅:“啥?我的‘续命宝’要变‘烫手宝’了?

今天,咱们就从硬件电路可靠性的角度来扒一扒这桩“罗马仕充电宝召回事件”。根据深圳市市场监督管理局的公告,罗马仕召回的充电宝涉及三款20,000mAh型号(PAC20-272,批次C14-P6/P7、M14-P6/P7、C13-P6/P7),共计49.1745万台,原因是部分电芯原材料问题,可能导致极少数产品在使用时过热,甚至有起火风险。 这事儿可不是小打小闹,2019年南开大学女生充电宝自燃事件就曾让罗马仕的品控问题被推上风口浪尖,当时还被曝出缺少温控探头! 网友直呼:“这波召回,是不是又要重演‘火烧连营’?”

召回事件暴露了充电宝设计中的硬伤,尤其是硬件电路的可靠性问题。充电宝虽小,内部却是个“微型发电站”,包含电池、充电管理芯片电路板和散热系统,任何一个环节翻车,都可能让用户从“满电狂欢”变成“满脸抓狂”。下面,咱们就从技术角度,提升充电宝电路设计的可靠性。

Part 02、充电宝的命脉:硬件电路的可靠性设计

充电宝的硬件电路就像人体的命脉,负责能量的高效传输和安全管理。设计一个靠谱的充电宝,不仅要充得快、用得久,还得确保它不会“耍脾气”——过热、短路、爆炸可不是闹着玩的。以下从几个关键点入手,聊聊如何打造一个稳如老狗的充电宝电路。

1. 电池管理:别让“电芯”变“炸芯”

充电宝的核心是锂电池,能量密度高,但有时候也有点暴脾气,稍有不慎就可能“炸场”。罗马仕召回的原因明确指向电芯原材料问题,很大可能是电池管理BMS设计方面的问题。BMS的任务是实时监控电池的电压、电流和温度,防止过充、过放和过热。

过充保护:电池充满后,BMS得果断踩刹车,切断充电电流。如果芯片反应慢半拍,电池可能被撑爆,轻则鼓包,重则起火。

过放保护:电量过低时,BMS要及时拉闸,避免深度放电损伤电池寿命。

温度监控:内置NTC热敏电阻,实时检测温度,超过阈值就得降功率或停机。

所以靠谱的设计需要选用高精度BMS芯片,并在PCB布局时确保信号线远离高电流路径,降低电磁干扰

2. 充电协议:快充别“快炸”

现在的充电宝都爱标榜“快充”,但快充协议的兼容性和稳定性是门技术活。常见协议如PD、QC、VOOC对控制芯片要求极高,若芯片兼容性差或固件算法不完善,充电时可能出现电流波动,导致过热或短路。

比如控制芯片标称支持PD3.0,但实际测试时协议握手失败,强制输出高电压,结果就会烧坏设备。选用支持多协议的成熟芯片如英飞凌CYPD4226进行严格的协议兼容性测试。同时加入TVS二极管熔断器,防止电压尖峰损坏电路。

3. 散热设计:别让充电宝变“烫手宝”

充电宝工作时,电池和电路板都会发热。如果散热设计跟不上,温度飙升不仅影响性能,还可能引发安全事故。罗马仕召回公告提到“过热现象”,也可能是散热设计没跟上,电芯和芯片就过热。在设计阶段用Ansys或COMSOL进行热仿真,优化散热路径。高发热元件如MOS管电感分散布局,靠近导热垫或散热片

4. PCB可靠性

PCB是充电宝的“骨架”,设计不合理可能导致信号干扰、短路或开路。尤其对于大容量充电宝,电路复杂度高,PCB空间还得压缩,设计难度堪比“螺蛳壳里做道场”。

电源线和信号线混排,产生电磁干扰。焊点质量差,高温下容易脱焊,出厂前可以进行高温高湿测试,模拟极端使用场景。元件耐压值偏低,容易击穿。

Part 03、总结一下

罗马仕的召回事件,给充电宝行业敲响了警钟,也让我们看到了硬件可靠性设计的重要性。硬件圈有句名言:“好产品不是吹出来的,是测出来的!”以下几点,值得所有硬件工程师深思:

别在原材料上抠门,元器件选型一定不能只考虑价格,对设计来说可靠性一定是第一位的!

测试是产品的照妖镜,从电池循环测试到协议兼容性测试,再到高温老化测试,每一步都得较真。

安全永远是第一位,充电宝不是摆件,安全和实用才是核心。49万台的召回规模,代价不可谓不大!

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