在技术领域,架构的设计通常更具思想性,更能展现人类的智慧,诠释了想象力比知识更为重要,知识是基础,但脑洞才是引擎!
手机上的NVDC架构和高性能笔记本上的HPB架构,是两种截然不同的路径管理方案,选择NVDC还是HPB,要在设计之初根据其市场定位和核心诉求做出抉择。
手机偏爱NVDC,因为NVDC在能效、成本和体积上找到完美平衡。
但对于不惜一切代价追求巅峰性能的高性能笔记本,HPB是必不可少的基石。它通过更复杂、更昂贵的架构,释放更为强大的功率。
两者的示意图如下图:

HPB架构
HPB,Hybrid Power boost的缩写,广泛应用于高性能笔记本,HPB架构的特征在于适配器的输出直连系统供电,外加一个buck/boost变换器。
当仅有电池存在时,BATFET Q3导通,允许电流从电池流向系统,给系统供电,这没什么好说的。

但当接入适配器后,Q3关闭,适配器的输出一方面给系统供电,另一方面通过Buck变换器为电池充电。

而当负载抽载过大,适配器不足以提供这么大电流时,充电IC则转换为boost模式,将电池电压升压至20V左右,与适配器一起给系统供电,而这就是“Power Boost”的含义,也被称为涡轮增压。此时BATFET仍是关闭的,可见:
- 系统的供电独立于电池电压,系统总线可以维持在一个稳定的、较高的电压,以确保CPU/GPU能获得充足的电力。
- 系统电压不仅高,而且系统功率 = 适配器功率 + 电池boost后提供的功率,即系统功率强。
这使得笔记本可以在短时间内突破适配器的功率限制,实现性能爆发,好比小轿车装上火箭推进器一样!例如,一个230W的适配器,配合电池,可以瞬间提供280W的总系统功率。
但HPB架构的复杂度高、成本高,需要额外的功率路径管理和更复杂的电路设计。
需要补充说明的是,HPB架构更多的搭配DC-3.5mm的笔记本适配器。而当笔记本适配器更新换代为Type-C口时,架构会随之更新。因为Type-C协议规定VBUS要支持5V,所以这种笔记本可能选择其他的架构。

NVDC架构
与HPB的豪放不同,NVDC(Narrow Voltage DC)架构则更精明一些,一切为了省电、省钱、省空间!
与HPB架构最大的不同是,NVDC架构中,适配器的输出并不直接连接到系统,而是引入了一个Buck,通过Buck连接到系统。
如影随形一般,VSYS被设计为紧紧跟随电池的电压。例如,一个典型的锂电池电压范围是3.2V - 4.45V,那么Vsys可能被设计在3.5V - 4.5V这个狭窄的范围内,这也是“Narrow Voltage”,NVDC名称的由来。
当仅有电池存在时,BATFET(Q3)打开,电池为系统供电,此时与HPB架构没啥区别。

但当插入适配器后,适配器的输出经BUCK变换后为系统供电并向电池充电。适配器优先给系统供电,剩余的电流才给电池充电,电池仿佛在跟系统说:“老板先吃,小弟等等!”。
而当系统抽载过大,甚至停掉充电都无法满足系统电流时,系统电压便会被拉低,如果拉低到低于电池电压,充电IC便会进入BSM模式(battery supplement mode),此时电池状态由充电转换为放电,和Buck一起参与对系统的供电。

优点:
- 和HPB相比,由于VSYS电压较低,因此可以选择耐压低的器件,体积小,成本低。
- 适配器的输出和手机系统电压之间的压差小,效率可以做高,能效好。
缺点:
- 和HPB相比,由于VSYS电压经过了一道Buck变换,VSYS电压较低,功率释放能力弱于HPB。