Buzz
Khi đánh giá các loại củ sạc cho điện thoại, laptop, tôi thường gặp phải một số câu hỏi như:
Đó là những câu hỏi khi chúng ta hiểu lầm về đại lượng công suất. Và có một hiểu lầm phổ biến nữa đó là sạc có công suất càng cao sẽ càng giúp thiết bị sạc nhanh. Tuy nhiên, điều này cũng không hoàn toàn chính xác. Bài viết này mình sẽ phân tích về công suất sạc điện thoại và sẽ đo đạc công suất thực tế một vài trường hợp sử dụng.
Lưu ý: khi nhắc đến nguồn trong bài này, mình đang đề cập đến các củ sạc dành cho điện thoại và một số laptop, không phải các loại nguồn DC khác, vì sẽ có những cơ chế hoạt động khác.
- Máy hỗ trợ sạc 30W thì có phải dùng đúng củ sạc 30W không?
- Sạc 10W-20W có dùng được cho máy hỗ trợ 30W?
- Có cần mua sạc 5W để dùng cho thiết bị nhỏ không?
Đó là những câu hỏi khi chúng ta hiểu lầm về đại lượng công suất. Và có một hiểu lầm phổ biến nữa đó là sạc có công suất càng cao sẽ càng giúp thiết bị sạc nhanh. Tuy nhiên, điều này cũng không hoàn toàn chính xác. Bài viết này mình sẽ phân tích về công suất sạc điện thoại và sẽ đo đạc công suất thực tế một vài trường hợp sử dụng.
Lưu ý: khi nhắc đến nguồn trong bài này, mình đang đề cập đến các củ sạc dành cho điện thoại và một số laptop, không phải các loại nguồn DC khác, vì sẽ có những cơ chế hoạt động khác.
Công suất nguồn và công suất tải
Đối với củ sạc, là nguồn điện, thì đại lượng công suất của củ sạc sẽ là công suất tối đa mà củ sạc có thể cung cấp. Nhưng không phải là lúc nào củ sạc cũng sẽ cho ra công suất tối đa đó.
Một vài trường hợp sạc điện thoại. Công suất cũng như một dòng nước, sẽ thay đổi tuỳ nhu cầu chứ không cố định, và đôi khi không phụ thuộc vào kích cỡ ống nước (công suất tối đa)
Những trường hợp thiết bị tiêu thụ ít hơn mức tối đa bao gồm: khi pin đã gần đầy, khi máy đang nóng, đôi khi là khi người dùng đang vừa dùng vừa sạc, máy cũng có thể giảm công suất để đảm bảo máy sẽ không bị quá nhiệt, và nhiều trường hợp khác nữa tuỳ cách nhà sản xuất tối ưu.
Điểm cần nhớ ở đây là đối với phần lớn nguồn sạc điện thoại và máy tính (*ngoại trừ chuẩn PPS), điện áp thường là đại lượng cố định, còn cường độ dòng điện là đại lượng biến thiên. Và từ đó theo công thức P(W) = U(V) x I(A), công suất sẽ biến thiên theo cường độ dòng điện. Mà cường độ dòng điện lại phụ thuộc vài tải tiêu thụ, ở đây là thiết bị như điện thoại và laptop.
Ví dụ: Với củ sạc có công suất tối đa 65W = 20V x 3.25A, đại lượng 20V sẽ là cố định (thực tế khi có tải, điện áp sẽ tụt xuống đôi chút, còn 19.7V chẳng hạn), còn đại lượng 3.25A là dòng điện tối đa. Khi cắm sạc, cường độ dòng điện sẽ biến thiên từ 0A khi không có tải đến mức tối đa 3.25A khi max tải, tương ứng với công suất từ 0W đến 65W.
*Với chuẩn PPS, sẽ cho phép thay đổi công suất dựa trên cả điện áp lẫn cường độ dòng điện, để sạc cho thiết bị với mức điện áp và dòng điện tối ưu giúp tăng hiệu năng sạc, tránh hao phí công suất và phần nào giúp thiết bị mát mẻ hơn.
Vi mạch giao thức
Tính năng sạc nhanh
Bên cạnh những thông tin cơ bản như trên, hiện nay các củ sạc và thiết bị hỗ trợ sạc nhanh đều được trang bị vi mạch giao thức để có thể giao tiếp với nhau. Ví dụ như các tiêu chuẩn như PD, QC. Khi kết nối sạc vào thiết bị, thiết bị và củ sạc sẽ tự động thương lượng với nhau, đơn giản như sau:
- Củ sạc: Tôi hỗ trợ các chuẩn PD, QC, DCP, AFC…
- Thiết bị: Tôi có hỗ trợ PD, tôi cần tối đa 60W, có thể sử dụng điện áp 20V
- Củ sạc: Tuy nhiên, tôi chỉ có thể cung cấp PD 45W, với điện áp 20V thì tải tối đa chỉ là 2.25A
- Thiết bị: Vì vậy, tôi sẽ chỉ sử dụng công suất đó, chúng ta bắt đầu nhé !
Sơ đồ kết nối giữa nguồn sạc và thiết bị. Nguồn ảnh:
Và đây cũng chính là lời giải thích cho sự hiểu lầm mà mình đã đề cập ở đầu bài viết, việc sạc nhanh của thiết bị không chỉ phụ thuộc vào củ sạc mà còn phụ thuộc vào thiết bị. Dù bạn sử dụng củ sạc có công suất lên tới 100W, nhưng nếu thiết bị chỉ hỗ trợ tối đa 20W, thì chỉ có thể sạc nhanh tối đa 20W khi thiết bị đang có nhu cầu, còn khi không cần nữa thì công suất sạc cũng có thể thấp hơn.
Ngoài ra, với các chuẩn PD 3.0 và 3.1 trên các thiết bị có cổng USB Type-C, cáp USB-C sử dụng chuẩn USB 2.0 có dòng điện lớn hơn 3A và các cáp với tốc độ USB 3.1 trở lên, sẽ cần có chip E-Marker [Inviolabs].
Nguồn ảnh: InviolabsE-Marker là một con chip tích hợp bên trong cáp USB C-C, chứa thông tin về tốc độ truyền dữ liệu và điện áp tối đa mà cáp có thể hỗ trợ. E-Marker can thiệp vào quá trình đàm phán giữa củ sạc và thiết bị để chọn mức công suất an toàn cho cả cáp.
Với chuẩn PD3.1 mới nhất, điện áp có thể lên tới 28V, 36V và 48V với công suất tối đa lên đến 240W, do đó việc sử dụng E-Marker là cần thiết để đáp ứng tiêu chuẩn và đảm bảo an toàn [usb.org].
Sạc chậm
Với những thiết bị cũ không hỗ trợ chuẩn sạc nhanh, quá trình giao tiếp sẽ sử dụng tiêu chuẩn USB BC (Battery Charging) 1.2, 1.1, hoặc tiêu chuẩn cơ bản USB thông qua chân Data (D+/D-) của dây sạc.
Tiêu chuẩn này quy định dòng điện mặc định cho USB 2.0 là 0.5A và USB 3.0/3.1 là 0.9A, và nếu hỗ trợ USB BC 1.2 sẽ là 1.5A.
Nguồn bảng: Emlogic
Mặc định, mỗi hãng sẽ có mức điện áp riêng trên chân D+/D- của củ sạc như một loại mã để thiết bị có thể nhận diện và tối ưu công suất từ củ sạc. Ví dụ, đối với Apple, để thiết bị sạc được 2A, chân D+ trên củ sạc phải có điện áp 2.7V và chân D- là 2V. Khi kết nối với củ sạc Apple, IC sạc trên thiết bị sẽ đọc mã này để điều chỉnh dòng điện lên đến 2A.
Ngược lại, khi kết nối thiết bị Apple vào củ sạc 5V-2A của Samsung, thiết bị sẽ không nhận diện được và sẽ chỉ sử dụng các mức cơ bản như 0.5, 0.9 hoặc 1.5A.
Đây là lý do tại sao các thiết bị của một hãng không thể sạc đầy công suất khi kết nối với củ sạc của hãng khác, vì mỗi hãng sử dụng mã riêng cho củ sạc để đạt công suất tối đa như 10W và 12W. Thường thì chúng ta cần sử dụng củ sạc chính hãng để đảm bảo sạc được tối đa.
Ví dụ, khi cắm iPad vào củ sạc Apple 12W 5.2V-2.4A, thiết bị sẽ tự động nhận diện mã và sạc lên tối đa 12W. Nhưng khi kết nối với củ sạc Samsung, mặc dù có thông số tương tự là 5V-2A, nhưng do không đọc được mã đúng nên iPad chỉ sạc lên tối đa 7.5W theo tiêu chuẩn chung BC 1.2.
Trong quá trình phát triển, các nhà sản xuất củ sạc cũng đã tích hợp nhiều mã hơn, giúp nhiều thiết bị có thể sử dụng tối đa công suất từ củ sạc. Điều này là cơ sở cho sự phát triển của các chuẩn sạc nhanh chung như hiện nay (mặc dù vẫn còn nhiều hãng ưa chuộng chuẩn riêng).
Các củ sạc hiện nay, dù có công suất lên tới 65W hay 100W, vẫn tương thích ngược với các chuẩn sạc cơ bản như BC 1.2 hoặc USB 3.1, 2.0, cho phép sạc các thiết bị 5W hoặc 10W một cách bình thường.
Lưu ý khi lựa chọn củ sạc?
Thông tin quan trọng đầu tiên cần xem xét đó là chuẩn sạc hỗ trợ trên củ sạc có tương thích với thiết bị bạn đang dùng. Đặc biệt là khi sử dụng sạc có công suất nhỏ cho thiết bị có mức công suất lớn. Bởi khi cùng chuẩn sạc, thiết bị và củ sạc mới có thể thương lượng để điều chỉnh dòng điện đầu ra phù hợp.
Mặc dù củ sạc có công suất cực cao như 100W hoặc 300W, nhưng thực tế thường không quá nguy hiểm. Thông số thứ hai cần quan tâm là điện áp (Voltage – V), vì nếu điện áp vượt quá khả năng chịu của thiết bị có thể gây cháy nổ. Điều này chỉ là để đảm bảo an toàn, khi đã có chuẩn tương thích thì điện áp thường sẽ phù hợp.
Thông số thứ ba là công suất tối đa, thường nên chọn công suất lớn hơn hoặc bằng nhu cầu của thiết bị, như vậy sẽ đảm bảo thiết bị được cung cấp đúng công suất cần thiết mà không cần vận hành ở mức công suất tối đa quá nhiều.
Trong trường hợp sử dụng sạc có công suất nhỏ hơn thiết bị, cần đảm bảo chuẩn sạc phù hợp, bởi lúc này thiết bị có thể sạc chậm hoặc không sạc được vì công suất quá thấp, hoặc đôi khi không đáp ứng được yêu cầu.
Cuối cùng, hãy chọn củ sạc có xuất xứ và thương hiệu rõ ràng, tránh mua các sản phẩm không có nhãn hiệu từ những nơi không rõ nguồn gốc, vì có thể thiếu các cơ chế an toàn hoặc không tuân thủ tiêu chuẩn của Hiệp hội USB, gây nguy hiểm khi sử dụng.
Tiếp theo, sẽ thực hiện ví dụ về các trường hợp sạc có công suất lớn hơn hoặc nhỏ hơn thiết bị.
Công suất nguồn nhỏ hơn công suất tải
Ví dụ điện thoại hỗ trợ sạc 20W nhưng nguồn chỉ hỗ trợ 5W. Cụ thể là iPhone 13 Mini hỗ trợ công suất 20W, mình cắm củ sạc Apple 5W. Lúc này, điện thoại dù có hỗ trợ sạc nhanh 20W, nhưng vẫn phải chơi chung chuẩn với củ sạc, chỉ có thể ra tối đa 5W. Có những lúc nhu cầu thực tế không cao, công suất có thể chỉ là 2.5W.
Dùng sạc 5W để sạc thiết bị hỗ trợ tối đa 20W. Công suất sẽ thay đổi phụ thuộc vào nhu cầu của thiết bị nhưng không vượt quá mức công suất mà sạc hỗ trợ, trong trường hợp này là 5W
Hay một ví dụ nữa, dưới hình là củ sạc Ugreen 30W có chuẩn PD, đang sạc cho Macbook Pro 2017, hỗ trợ tối đa công suất PD 61W 20.3V – 3A. Củ sạc đang sạc với mức công suất khoảng 28.97W – 20V – 1.44A. Máy tính vẫn sẽ nhận sạc, có điều tốc độ sạc sẽ chậm hơn so với những củ sạc 61W và củ sạc sẽ thường xuyên ở mức full tải.
Củ sạc Ugreen 30W đang sạc cho Macbook
Công suất nguồn lớn hơn công suất tải
Ví dụ như khi sử dụng củ sạc RoboGaN 65W để sạc iPhone 13 mini hỗ trợ sạc tối đa 20W. Dù củ sạc cung cấp 65W nhưng điện thoại chỉ sử dụng đến 20W, vẫn đáp ứng đủ nhu cầu sạc mà không cần chạy hết công suất. Điện thoại có thể điều chỉnh mức công suất từ 5-20W tùy theo nhu cầu sạc pin.
Dùng sạc 65W để sạc thiết bị hỗ trợ tối đa 20W. Công suất vẫn sẽ thay đổi phụ thuộc vào nhu cầu của thiết bị nhưng sẽ chỉ lên tối đa 20W
Khi sạc nhanh, điện thoại thường sẽ nóng hơn so với sạc chậm, và có cảm biến nhiệt độ pin để điều chỉnh công suất sạc khi cần thiết.
Ví dụ khác, sử dụng sạc 65W để sạc các thiết bị điện tử nhỏ như Boox Poke 3 và tai nghe JBL Club Pro+, mặc dù chúng chỉ cần công suất nhỏ hơn rất nhiều so với công suất mà củ sạc có thể cung cấp.
Hầu hết các loại củ sạc hiện nay cho thiết bị di động, dù có công suất lên đến 300W vẫn tương thích ngược với tiêu chuẩn BC 1.2 của hiệp hội USB, điện áp đầu ra 5V cho các thiết bị nhỏ như 5W, 10W. Vì vậy, bạn có thể yên tâm sử dụng những thiết bị nhỏ công suất này với các củ sạc hiện tại sau khi double-check thông số điện áp.
Tổng kết
Tóm lại bài viết này, mình sẽ tổng kết những ý chính sau:
- Công suất (W) là một đại lượng biến thiên, trong đó điện áp (V) thường là một đại lượng cố định, cường độ dòng điện (A) là một đại lượng biến thiên, công suất sẽ thay đổi theo cường độ dòng điện.
- Để củ sạc hoạt động với thiết bị, đã có giao tiếp hai chiều để thương lượng thông tin về điện áp và cường độ dòng điện.
- Củ sạc có công suất lớn có thể sạc cho thiết bị có công suất nhỏ và ngược lại. Chú ý, phù hợp với tiêu chuẩn và điện áp vì đó là yếu tố có thể gây hỏng thiết bị thay vì công suất.
- Nên mua củ sạc có thương hiệu và nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Củ sạc rẻ có thể không đáp ứng tiêu chuẩn, giảm tính năng bảo vệ, tiềm ẩn nguy cơ hư hỏng cho thiết bị và người sử dụng.
Và để trả lời cho 3 câu hỏi ở đầu bài (cộng thêm 1 câu hỏi cuối bài):
- Máy hỗ trợ sạc 30W có cần dùng củ sạc 30W không? -> Không
- Sạc 10W-20W có dùng được cho máy hỗ trợ sạc 30W không? -> Có, nếu cùng chuẩn sạc
- Sạc 65W có dùng được cho máy hỗ trợ sạc 30W không? -> Có, nếu cùng chuẩn sạc
- Có cần mua sạc 5W để dùng cho thiết bị nhỏ không? -> Không cần, có thể sử dụng các loại sạc hiện có với chuẩn tương thích ngược, nhưng nhớ kiểm tra điện áp phù hợp.
Hơn nữa, bạn có thể tham khảo thêm về Dữ liệu đo đạc nhiều củ sạc mà mình đã tổng hợp.
Hi vọng bài viết này giúp bạn hiểu rõ hơn về củ sạc và công suất sạc. Bài viết kết thúc tại đây. Cám ơn người anh @kỹ-sư-điện-tử đã cùng mình trao đổi kỹ thuật trong quá trình viết bài này.
Cảm ơn bạn đã đọc bài viết của Ngon Bổ Xẻ trên , bạn cũng có thể truy cập vào Website, Facebook, Telegram, YouTube và Group để cập nhật các deal hời
