Buzz
Bộ chuyển đổi nguồn, hay còn gọi là cục sạc, mà chúng ta thường sử dụng cho laptop, điện thoại di động, hoặc các thiết bị điện tử khác, có chức năng chính là chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ AC 100V, 240V sang điện áp một chiều DC 5V, 9V, 12V… để cung cấp điện cho thiết bị.
Tuy nhiên, trong quá trình chuyển đổi từ dòng điện AC sang DC, thường sẽ xuất hiện hiện tượng gợn sóng (ripple) và nhiễu (noise) không mong muốn. Do đó, trước khi cung cấp điện cho thiết bị, cần có các bộ lọc để giảm thiểu ripple và noise. Mình sẽ viết tắt là R/N.
Trước khi đi sâu vào bài viết, mình muốn lưu ý bài viết này dành cho những bạn không chuyên về điện tử, vì vậy nội dung bài viết cố gắng đơn giản hoá. Các bạn có kiến thức sâu rộng về lĩnh vực này đọc có thể thấy có những phần không đầy đủ, mong các bạn bỏ qua hoặc bổ sung dưới phần bình luận.
Ripple là dạng gợn sóng lớn, xuất hiện trong quá trình chuyển đổi AC sang DC và thường gặp ở hầu hết các thiết bị chuyển đổi nguồn, cục sạc.
Tuy nhiên, trong quá trình chuyển đổi từ dòng điện AC sang DC, thường sẽ xuất hiện hiện tượng gợn sóng (ripple) và nhiễu (noise) không mong muốn. Do đó, trước khi cung cấp điện cho thiết bị, cần có các bộ lọc để giảm thiểu ripple và noise. Mình sẽ viết tắt là R/N.
Trước khi đi sâu vào bài viết, mình muốn lưu ý bài viết này dành cho những bạn không chuyên về điện tử, vì vậy nội dung bài viết cố gắng đơn giản hoá. Các bạn có kiến thức sâu rộng về lĩnh vực này đọc có thể thấy có những phần không đầy đủ, mong các bạn bỏ qua hoặc bổ sung dưới phần bình luận.
Ripple
Ripple là dạng gợn sóng lớn, xuất hiện trong quá trình chuyển đổi AC sang DC và thường gặp ở hầu hết các thiết bị chuyển đổi nguồn, cục sạc.
Quá trình chuyển đổi dòng điện của bộ nguồn biến áp thông thường và đồ thị dòng điện tương ứng. Nguồn ảnh: ETechnoG
Nguyên lý nắn dòng thì chắc các bạn am hiểu về điện tử sẽ không xa lạ gì, tụ sẽ tích điện lúc điện áp lên cao và xả điện lúc điện áp hạ xuống. Còn với bạn nào không chuyên, hãy tưởng tượng thay vì lái xe đạp trên đường xấu sẽ rất rung rất sóc, nhưng khi có lò xo giảm sóc, bạn sẽ trải qua đường xấu mà không bị cảm giác rung lắc.
Sử dụng tụ lọc để giảm Ripple trên dòng điện DC. Nguồn ảnh: Nssemicon và Sunpower UK
Đương nhiên, tụ lọc càng tốt và có giá trị càng lớn, dòng điện đầu ra sẽ càng ổn định. Tuy nhiên, tụ có giá trị lớn cũng sẽ có kích thước lớn, và điều này sẽ làm tăng kích thước của các cục sạc và bộ nguồn.
Thông thường, Ripple thường xuất hiện ở tần số thấp, thường là gấp đôi tần số điện AC đầu vào. Ví dụ, nếu điện AC có tần số 50Hz thì Ripple thường dao động ở tần số 100Hz. [1]
Nhiễu
Thường thì, với các cục sạc hoặc bộ chuyển đổi nguồn mà chúng ta sử dụng có kích thước rất nhỏ, vì thế không thể sử dụng các bộ biến áp thông thường vì chúng quá lớn, thay vào đó, các nhà sản xuất sẽ sử dụng biến áp xung để thu nhỏ kích thước, giúp các cục sạc và adapter nguồn của laptop, điện thoại có thể nhỏ gọn hơn.
Quá trình biến đổi dòng điện của bộ nguồn biến áp chuyển đổi và đồ thị dòng điện tương ứng. Nguồn hình ảnh: ETechnoG
Tuy nhiên, mỗi khi bật – tắt điện, sẽ xuất hiện hiện tượng quá áp đột ngột (trong khoảng thời gian rất ngắn) thường được gọi là “Voltage Spike”, và với bộ nguồn, củ sạc, việc bật – tắt liên tục ở tần số cao nhằm tạo ra xung cũng dẫn đến hiện tượng quá áp đột ngột này. Điều này cũng là nguyên nhân có thể gây ra nhiễu ở điện áp đầu ra.
Nguồn hình ảnh: Power Wiki
Ngoài ra, nhiễu cũng xuất phát từ điện cảm kí sinh của biến áp chuyển đổi, nếu các cuộn dây trong biến áp không chất lượng, không được bọc cách ly đúng cách, không được ngâm tẩm đúng cách cũng sẽ tạo ra điện cảm kí sinh cao gây ra nhiễu lớn.
Các nhà sản xuất củ sạc giá rẻ có thể sẽ cắt giảm chất lượng linh kiện cũng như chất lượng hoàn thiện để tiết kiệm chi phí, sử dụng những mạch lọc giá rẻ, ngâm tẩm kém, gây ra nhiều nhiễu và không đảm bảo [3].
Ảnh hưởng của Ripple và Noise
Ripple và Noise cao có thể tạo ra một số hậu quả như [4]:
- Nhẹ thì có thể gây rối loạn trong cảm ứng điện thoại
- Có thể làm cho thiết bị trở nên nóng lên bất thường
- Có thể ảnh hưởng đến các mạch logic, gây ra các hoạt động không bình thường của thiết bị
- Gây ra nhiễu trong hình ảnh hoặc âm thanh, khiến chúng trở nên không bình thường
- Có thể làm giảm tuổi thọ của các linh kiện điện tử.
- Nặng thậm chí có thể gây ra sự cố, hoặc thiêu rụi thiết bị
Do đó, một củ sạc chất lượng tốt sẽ cung cấp điện đầu ra ‘sạch’ và mức Ripple/Noise thấp, điện áp thực tế sẽ gần như bằng với điện áp định mức, kể cả khi đang tải tối đa công suất, và công suất thực tối đa cũng gần như bằng với công suất tối đa được công bố.
Đo lường Sóng Rì rào và Nhiễu
Thường thì Sóng Rì rào và Nhiễu thường đi cùng nhau và sẽ được đo lường bằng điện áp đỉnh lên tới đỉnh xuống, thường được biểu thị là Vp-p. Phương pháp đo thông dụng là sử dụng máy hiện sóng (Oscilloscope) để thực hiện đo lường, cần đảm bảo một số tiêu chí kỹ thuật. Không đi vào chi tiết, bạn có thể tìm hiểu thêm tại đây.
Minh họa về sóng Sóng Rì rào/Nhiễu được đo bằng máy hiện sóng và giá trị Vpp thể hiện độ lớn của Sóng Rì rào/Nhiễu
Chuẩn Rì rào và Nhiễu tốt
Đối với các nhà sản xuất uy tín, thường họ sẽ đảm bảo rằng mức Rì rào và Nhiễu nằm trong ngưỡng an toàn đối với thiết bị sử dụng.
Mặc dù chưa có tài liệu chính thức về ngưỡng R/N an toàn, nhưng một số nhà sản xuất như Intel, đưa ra khuyến cáo trong hướng dẫn thiết kế bộ chuyển đổi nguồn rằng R/N nên ở mức từ 1% trở xuống so với điện áp định mức. Ví dụ, điện DC 12V thì R/N nên bằng hoặc nhỏ hơn 120mVpp, hoặc điện 5V thì R/N nên bằng hoặc nhỏ hơn 50mVpp.
Ngoài ra, sau khi tham khảo thêm một số website và diễn đàn, mình thấy dựa vào mức độ R/N có thể chấp nhận được, chúng ta có thể phân loại chất lượng bộ nguồn như sau:
- 1% hoặc ít hơn: Rất tốt
- 2-3%: Tốt và khá
- 4-5%: Trung bình
- Trên 5%: Không tốt
Lựa chọn của Người dùng ra sao
Thực tế, đối với người tiêu dùng thông thường, việc đánh giá R/N cũng không phải là dễ dàng. Tuy nhiên, các thương hiệu uy tín thường sẽ sử dụng các linh kiện chất lượng, có quy trình nghiên cứu và kiểm tra sản phẩm kỹ lưỡng để cho ra sản phẩm chất lượng. Và rõ ràng, chất lượng đó cũng sẽ phản ánh vào giá thành của sản phẩm.
Còn đối với các sản phẩm giá rẻ, thường sẽ bị cắt giảm từ chất lượng linh kiện bên trong đến bề ngoài, quá trình nghiên cứu và phát triển cũng ít hơn, vì vậy chất lượng sản phẩm không cao, nguồn điện đầu ra không sạch sẽ, R/N cao và đôi khi ở mức nguy hiểm.
Ngoài ra, đôi khi với sản phẩm giá rẻ, cảm biến an toàn như cảm biến dòng điện, cảm biến nhiệt độ, hay thậm chí cả cầu chì cũng có thể bị cắt giảm. Những sạc và bộ nguồn như vậy sẽ không có tính năng bảo vệ quá tải, quá nhiệt, quá dòng đầu vào đầu ra…
Đối với người dùng, họ có thể tham khảo từ những đánh giá và kiểm tra của những người đã thực hiện việc đo đạc R/N để hiểu rõ hơn về chất lượng điện đầu ra của sản phẩm. Tuy nhiên, có một vài điều cần lưu ý:
- Vì mọi phép đo đều có sai số, và R/N cũng là một thông số có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường, nên các con số tham khảo nếu không được cung cấp bởi những người thử nghiệm có chuyên môn và từ các phòng lab chuyên nghiệp có thể không hoàn toàn chính xác và chỉ mang tính tham khảo.
- Nếu chỉ thực hiện với số mẫu nhỏ (ví dụ như đo 1 model sạc từ 1 thương hiệu), sẽ không phản ánh được chất lượng của toàn bộ model đó cũng như của thương hiệu đó. Số mẫu càng lớn, độ chính xác và tính đại diện càng cao.
- Nếu chỉ thực hiện 1 vài lần trong 1 khoảng thời gian ngắn, sẽ không thể đánh giá được độ bền hay chất lượng sản phẩm trong thời gian dài. Vì có thể sau một thời gian sử dụng, các linh kiện có thể xuống cấp và làm ảnh hưởng đến chất lượng điện đầu ra và có thể làm thay đổi R/N.
Dù có những bài đánh giá của mình trong hiện tại và trong tương lai, khi nói về kết quả đo được, chỉ là để tham khảo, không thể khẳng định là 100% chính xác hoặc đại diện cho toàn bộ model và sản phẩm của thương hiệu.
Cuối cùng, bạn có thể xem danh sách các thiết bị mà tôi đã kiểm tra và đo đạc cũng như đánh giá để lựa chọn sản phẩm phù hợp, dữ liệu đã được tổng hợp tại đây.
Bài viết kết thúc ở đây, cám ơn bạn đã quan tâm. Chân thành cảm ơn và @một-người-anh-kỹ-sư-điện-tử-của-mình đã hỗ trợ và trao đổi để hoàn thiện bài viết này.
Cảm ơn bạn đã đọc bài viết của Ngon Bổ Xẻ trên , bạn cũng có thể truy cập Website, Facebook, Telegram, YouTube và Group chia sẻ deal hời
