笔记本如何超频、性能迸发！混合功率升压或是最优解

电子发烧友网报道（文/李诚）我们都知道，笔记本电脑和台式电脑最大的区别，在于电源功率的不同。由于用途、灵活性、空间问题等多方面因素，台式电脑往往采用冗余的电源设计，通过高功率的电源保证CPU、内存、显卡等硬件，在超频状态下运行的可靠性和稳定性。
 
而笔记本电脑，同样也会因为空间局限性、便携性的要求，导致笔记本电脑在进行视频剪辑、游戏等，会出现瞬间超频的工作进程时，电源功率无法满足系统需求，电脑性能无法实现充分的释放。
 
在如今的数字时代，轻薄、便携的笔记本电脑，已成为我们生活中不可或缺的生产力工具。针对笔记本电脑电源功率低，无法应对系统长时间超频工作的这一问题，芯片厂商南芯半导体和瑞萨也推出了，能够不过多增加设备成本和体积的混合功率升压（HPB）解决方案。
 
HPB是什么？如何让笔记本性能充分释放？
 
混合功率升压（HPB）解决方案，主要由笔记本电脑内置电池和电源适配器两部分组成。当笔记本电脑超频工作，所需功率超出适配器的实际输出功率时，混合功率升压HPB芯片就会调用电池能量，将电池能量经过升压后反向输出，与适配器一同为系统供电。
 
同时，混合功率升压（HPB）工作模式可实现工作状态的动态调节，当适配器为笔记本电脑供电时，混合功率升压HPB芯片会自动根据系统的功率变化，对电池充电的充电电流做出动态调整，只有在超频工作状态下，才会触发适配器、电池联合供电，补充系统功率，以保证，笔记本电脑在重度使用的情况下，CPU、内存、显卡等硬件性能得到充分释放。
 

 
图源：南芯半导体

 
上图是南芯半导体的一张“混合电源升压电池充电器简化原理图”。通过这张图可以看出，混合电源升压系统并不复杂，主要通过MOS管在电源适配器与电池之间来回切换，以满足笔记本在不同工作状态下，系统功率的变化需求。
 
并且，从电路设计以及物料使用情况来看，混合电源升压系统无需而外升级外置适配器的输出功率，也不会给笔记本电脑带来太大的体积和成本压力。
 
要想“丝滑”，HPB瞬态响应很重要
 
事实上，电脑系统功率会受到程序运行数量、CPU使用率、温度等众多因素影响，导致电脑的功率每时每刻都在变化。对于没有冗余电源设计的笔记本电脑而言，想要保证电脑操作的流畅性，系统电源就要在系统所需功率变化的瞬间做出及时的补充。因此，混合功率升压（HPB）系统的瞬态响应速度，对笔记本电脑的性能，起到了至关重要的作用。
 

 
图源：南芯半导体

 
目前，在混合功率升压HPB芯片方面，南芯半导体共推出了SC89800、SC89780、SC89781三款产品供下游选择。其中，150us超快速瞬态响应速度是这三款产品最大的亮点。当系统功率需要使用适配器与电池联合补充时，搭载这三款芯片的电源系统，能够在150us超短时间内动态调节电池电压并输出，实现系统所需功率与实际提供功率的动态平衡。
 
HPB还有谁？
 
其实，瑞萨电子才是最早推出HPB解决方案的厂商之一。在2018年，该公司就推出了基于ISL9241的USB-C™ Combo升降压电池充电器解决方案，成为了业界中的首款产品。这一解决方案可以通过固件控制，电源系统在可以实现NVDC与HPBB模式之间自由切换，为笔记本电脑、超级本、平板电脑和移动电源等移动便携设备，进行窄电压直流充电（ NVDC ）和混合功率升降压（ HPBB ）充电。
 
 
 
在 NVDC模式下，ISL9241可自动选择适配器或电池作为系统电源。NVDC运行还支持Turbo模式，在适配器电流达到设定点时接通BGATE FET限制适配器电流。NVDC是系统控制器固件将配置变为HPBB之前ISL9241的初始启动状态。在大功率HPBB模式下，ISL9241支持旁路、旁路加充电、反向Turbo升压模式，以及反向Turbo升压模式加充电模式，在系统需要高功率电源支持时迅速补充，可以说当时瑞萨推出的ISL9241，在电源领域确实是一项创新。
 
结语
 
总的来说，混合功率升压（HPB）技术可以让笔记本电脑在不过多增加设备成本和体积的前提下，通过适配器与电池联合输出，满足笔记本电脑的超频工作需求。对于增大电源适配器输出功率而言，该技术或许就是现阶段的最优解。