Những hiểu lầm về công suất sạc

Update mới nhất: 12/07/2024

Khi làm review về củ sạc điện thoại, laptop, mình thường gặp một số câu hỏi như: 

• 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 giúp các bạn giải đáp các thắc mắc trên, một cách đơn giản nhất. 

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 sạc

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. 

Đối với điện thoại, công suất sạc vào, hay có thể gọi là công suất tải, cũng sẽ là công suất tối đa mà thiết bị có thể tiêu thụ từ nguồn sạc. Không phải lúc nào thiết bị cũng tiêu thụ ở mức công suất tối đa đó, mà đôi khi chỉ tiêu thụ theo nhu cầu mà thiết bị cần. Việc này được điều khiển bởi IC sạc nằm bên trong thiết bị.

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 (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.

Chip giao thức

Sạc nhanh

Ngoài những thông tin cơ bản như trên, hiện tại các củ sạc và thiết bị hiện nay mà hỗ trợ sạc nhanh đều sẽ có chip giao thức để giao tiếp với nhau. Ví dụ như các tiêu chuẩn như PD, QC. Khi cắm sạc vào thiết bị, thiết bị và củ sạc sẽ đàm phán với nhau, minh hoạ đơn giản như sau:

• Củ sạc: Tôi hỗ trợ PD, QC, DCP, AFC…
• Thiết bị: Tôi có PD, tôi cần tối đa 60W, có thể dùng điện áp 20V
• Củ sạc: Nhưng tôi chỉ có thể cho ra PD 45W, với điện áp 20V thì tải tối đa chỉ là 2.25A thôi
• Thiết bị: Vậy tôi sẽ chỉ dùng từng đó, bắt tay nhé !

Sau cuộc đối thoại trên, 2 thiết bị sẽ bắt tay với nhau và sẽ sử dụng cùng giao thức đó, củ sạc sẽ cho ra điện áp 20V, và thiết bị sẽ chỉ kéo tải tối đa đến 2.25A, tương ứng công suất sạc 45W. Mình đơn giản hoá vậy để các bạn dễ hình dung cách mà các giao thức sạc nhanh hoạt động, còn trong thực tế có thể sẽ phức tạp hơn và nhiều bước hơn như vậy.

Và đây cũng chính là giải thích cho hiểu lầm mình đề cập ở đầu bài viết, thiết bị có sạc nhanh không chỉ hoàn toàn nhờ vào củ sạc, mà còn phụ thuộc vào thiết bị. Dù cắm nguồn 100W, nhưng thiết bị chỉ hỗ trợ đến 20W, thì cũng chỉ có thể sạc nhanh ở mức tối đa 20W lúc thiết bị “đói”, còn khi đã gần “no”, công suất sạc cũng có thể thấp hơn.

Ngoài ra, đối với chuẩn PD 3.0 và 3.1 trên các thiết bị có cổng USB Type-C, những sợi cáp USB-C sử dụng giao thức truyền tải dữ liệu USB 2.0 có dòng lớn hơn 3A và những sợi cáp có tốc độ truyền tải USB 3.1 trở lên, sẽ cần trang bị chip E-Marker [Inviolab].

E-Marker là một con chip nằm bên trong sợi cáp USB C-C, con chip này chứa thông tin về tốc độ truyền tải dữ liệu và điện áp cao nhất mà sợi cáp có thể đáp ứng, và E-marker cũng sẽ can thiệp vào cuộc đàm phán ở trên giữa củ sạc và thiết bị nhằm chọn mức công suất an toàn cho cả chính sợi cáp nữa.

Với chuẩn PD3.1 mới nhất, điện áp được sử dụng lên tới 28V, 36V và 48V với các mức công suất cao hơn, tối đa lên tới 240W, vì vậy cáp cũng sẽ cần phải có E-Marker để đáp ứng được tiêu chuẩn và đảm bảo an toàn [usb.org].

Ngoài ra, trong các củ sạc tử tế có thương hiệu, cũng được trang bị khả năng bảo vệ chống chập, chống quá áp và chống quá công suất, để nếu chẳng may trong quá trình sạc, vô tình công suất bị kéo lên cao hơn mức cho phép, hay có dấu hiệu đầu ra bị chập, củ sạc cũng sẽ tự động ngắt điện để đảm bảo an toàn cho cả thiết bị, củ sạc lẫn người dùng.

Đó là những tiêu chuẩn an toàn cho điện đầu ra, còn bản thân củ sạc sẽ thường có thêm các trang bị an toàn khác như chống quá nhiệt, chống quá dòng, quá tải đầu vào, chống ảnh hưởng sóng điện từ… và nhiều thứ tiêu chuẩn an toàn khác.

Sạc chậm

Đối với những thiết bị cũ không có các tiêu chuẩn sạc nhanh thì sao? Vẫn sẽ có những cuộc giao tiếp như vậy như ở mức cơ bản hơn với tiêu chuẩn USB BC (Battery Charging) 1.2, 1.1, hoặc tiêu chuẩn cơ bản của USB thông qua chân Data (D+/D-) của dây sạc.

Tiêu chuẩn này quy định cường độ dòng ra 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.

Ngoài mặc định, các hãng sẽ có các mức điện áp 2 chân D+/D- trên củ sạc, như một dạng code, để thiết bị nhận biết được mức công suất tối đa củ sạc hỗ trợ và kéo công suất lên mức cao hơn mức mặc định. Ví dụ, với Apple, để thiết bị kéo được dòng 2A, chân D+ trên củ sạc phải có mức điện áp 2.7V còn chân D- là 2V, khi cắm sạc cho Apple, IC sạc trên thiết bị đọc được thông tin D+/D- đó của củ sạc mới kéo dòng điện lên 2A.

Còn nếu cắm thiết bị Apple vào củ sạc 5V-2A của Samsung, Apple sẽ không nhận diện được củ sạc và sẽ chỉ sử dụng mức cơ bản mặc định là 0.5A, 0.9A hoặc 1.5A tương ứng 2.5W, 4.5W hoặc 7.5W.

Đó là lý do vì sao thời xưa (thời 5W 10W phổ biến) sạc hãng này có thể sẽ không sạc tối đa công suất được điện thoại cho hãng khác, vì mỗi hãng có thể lại dùng code riêng cho củ sạc zin đi kèm của mình, để lên được 10W và 12W, thường chúng ta sẽ phải dùng củ sạc theo máy.

Mình có cắm thử iPad vào củ sạc Apple 12W 5.2V-2.4A, của nhà trồng được nên iPad nhận ra code ngay và kéo thẳng lên mức 12W. Còn đối với củ sạc Samsung, cũng có cả thông số sạc 5V-2A, nhưng vì không đọc được code đúng nên iPad chỉ kéo lên mức 7.5W theo tiêu chuẩn chung BC 1.2.

Sau này, các nhà sản xuất sạc cũng có những củ sạc có thể chứa nhiều code hơn, giúp nhiều thiết bị có thể sử dụng được đủ công suất của củ sạc hơn. Và dần dần cũng là tiền đề để phát triển các chuẩn sạc nhanh chung như hiện tại (mặc dù vẫn nhiều hãng thích chơi chuẩn riêng).

Các củ sạc hiện tại, dù có tổng công suất 65W hay 100W vẫn sẽ tương thích ngược với chuẩn sạc cơ bản của USB như BC 1.2 hoặc USB 3.1, 2.0, vì vậy đều có thể sử dụng các củ sạc đó bình thường với những thiết bị 5W hay 10W.

Chú ý gì khi chọn sạc?

Thông số đầu tiên cần quan tâm đó là các chuẩn sạc hỗ trợ trên củ sạc có tương thích với thiết bị bạn đang sử dụng. Đặc biệt là trong trường hợp bạn có ý định dùng sạc có công suất nhỏ cho tải có mức công suất lớn. Vì khi cùng chung chuẩn sạc, thiết bị và củ sạc mới có thể giao tiếp được để đàm phán dòng điện đầu ra tương thích.

Thực tế, công suất củ sạc dù có rất lớn như kiểu 100W hay 300W đi chăng nữa, nhìn số to nhưng thường nó cũng khá vô hại. Thông số thứ hai mà chúng ta cần quan tâm là điện áp (Voltage – V), vì nếu điện áp cao hơn mức thiết bị có thể chịu được sẽ có thể gây cháy thiết bị. Cái này chủ yếu là double check cho ăn chắc thôi, chứ khi đã có tiêu chuẩn ở trên tương thích thì mặc định điện áp cũng sẽ tương thích.

Thông số thứ ba cần quan tâm đó là công suất tối đa, thường mình sẽ chọn công suất tối đa lớn hơn hoặc bằng nhu cầu sử dụng của thiết bị, như vậy sẽ đảm bảo thiết bị có được mức công suất cần thiết, củ sạc cũng sẽ không cần chạy max công suất quá nhiều.

Với trường hợp nếu sử dụng sạc có công suất nhỏ hơn mức công suất của thiết bị, sẽ cần phải đảm bảo yếu tố đầu tiên đó là có chuẩn sạc phù hợp, để củ sạc giao tiếp được với thiết bị, báo là tôi chỉ cung cấp được tối đa là như vậy, đừng kéo công suất vượt quá, tránh trường hợp hư hỏng, chập cháy củ sạc. Với trường hợp này thiết bị có thể sẽ sạc được nhưng chậm hoặc rất chậm, và đôi khi công suất thấp hơn quá nhiều, thiết bị cũng có thể không sạc được.

(Nếu cắm thiết bị có công suất cao hơn củ sạc, mà không chung chuẩn sạc, có thể sẽ xảy ra hiện tượng thiết bị kéo công suất vượt qua mức củ sạc được thiết kế, nếu củ sạc có khả năng chống quá tải, củ sạc sẽ tự ngắt để bảo vệ mình, nhưng nếu củ sạc không có khả năng này, rất có thể dẫn đến cháy củ sạc).

Và cuối cùng là hãy chọn củ sạc có nguồn gốc xuất xứ và thương hiệu rõ ràng, đừng mua những cục sạc rẻ tiền không thương hiệu ở những nơi trời ơi đất hỡi, vì có thể sẽ thiếu các cơ chế an toàn hoặc không thèm làm theo tiêu chuẩn của hiệp hội USB, có thể tăng rủi ro cho thiết bị và người dùng khi sử dụng.

Tiếp theo mình sẽ ví dụ cụ thể các trường hợp cắm củ sạc có công suất nhỏ hơn hay lớn hơn công suất sạc của tải.

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.

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.

Công suất nguồn lớn hơn công suất tải

Ví dụ cho trường hợp này đó là khi cắm sạc 65W cho điện thoại hỗ trợ sạc tối đa 20W. Mình sẽ cắm củ sạc RoboGaN 65W, với cổng C1 hỗ trợ công suất tối đa 65W, vào điện thoại iPhone 13 mini, chỉ hỗ trợ sạc nhanh 20W.

Vì điện thoại chỉ sử dụng đến 20W, dư sức đáp ứng của nguồn, vì vậy nguồn sẽ không cần chạy hết công suất. Củ sạc thường sẽ khá mát mẻ trong những trường hợp này. Điện thoại thì ta hồ kéo công suất, lúc ít pin cần sạc nhanh cần 20W thì lấy 20W, lúc gần đầy pin rồi muốn sạc chậm thì lấy 5-10W.

Tất nhiên khi sạc nhanh thì điện thoại cũng thường sẽ nhanh nóng hơn là so với sạc chậm, bản thân điện thoại cũng thường sẽ có cảm biến nhiệt độ pin để thay đổi mức công suất sạc khi pin trở nên quá nóng. 

Một ví dụ khác mình sử dụng sạc 65W để sạc cho các thiết bị điện tử nhỏ 5V-1A. Cụ thể, mình có máy đọc sách Boox Poke 3, tai nghe JBL Club Pro+, thông số điện đầu vào là 5V⎓1A, tương ứng với 5W. Mình kiểm tra trên củ sạc Prolink 65W có hỗ trợ mức điện áp 5V là phù hợp những thiết bị đó. Mình có thể cắm và sử dụng bình thường.

Dù củ sạc Prolink 65W có thể cung cấp dòng ra 3A tối đa với điện 5V, nhưng máy đọc sách và tai nghe sẽ không dùng nhiều đến vậy, nên dòng ra chỉ loanh quanh dưới 1A và công suất cũng chỉ 5W đổ lại, tương tự như khi sử dụng với củ sạc 5V-1A.

Mà hầu hết tất cả các loại củ sạc hiện tại cho thiết bị di động, dù công suất có lên đến 300W vẫn sẽ hỗ trợ tương thích ngược với tiêu chuẩn BC 1.2 của hiệp hội USB, điện áp đầu ra 5V cho các thiết bị công suất nhỏ, vì vậy các bạn yên tâm vẫn có thể dùng với những thiết bị 5W, 10W. Có điều hãy cứ double-check lại thông số điện áp của củ sạc trước khi cắm cho đảm bảo nhé, cẩn tắc vô áy náy.

Ngoài ra, một số củ sạc có tính năng tự ngắt khi sạc đầy cho các thiết bị công suất lớn, có thể sẽ không sạc được cho thiết bị công suất nhỏ (về bản chất là làm khác với tiêu chuẩn), vì dòng sạc có thể thấp hơn ngưỡng ngắt sạc của củ sạc, vì vậy cũng nên check tính năng này.

Tổng kết

Tổng kết bài viết này, mình sẽ tóm lại những ý chính sau:

• Công suất (W) là đại lượng biến thiên, trong đó điện áp (V) thường là đại lượng cố định, cường độ dòng điện (A) là đại lượng biến thiên, công suất sẽ biến thiên theo cường độ dòng điện. 
• Để củ sạc hoạt động với thiết bị, đã có bắt tay 2 chiều để đàm phán các thông tin về điện áp và cường độ dòng điện.
• Củ sạc công suất lớn có thể sạc cho thiết bị công suất nhỏ và ngược lại. Chú ý, tiêu chuẩn và điện áp phù hợp vì đó mới là thông số có thể gây rủi ro hư hỏng chứ không phải công suất.
• Nên mua củ sạc có thương hiệu và nguồn gốc xuất xứ rõ ràng. Củ sạc rẻ tiền có thể sẽ không theo tiêu chuẩn, ăn bớt các tính năng bảo vệ, tiềm ẩn rủi ro cho thiết bị và người sử dụng.

Và để trả lời cho 3 câu hỏi ở đầu bài:

• Máy hỗ trợ sạc 30W thì có phải dùng đúng củ sạc 30W không? -> Không
• Sạc 10W-20W có dùng được cho máy hỗ trợ 30W? -> Có, nếu chung chuẩn sạc
• Sạc 65W có dùng được cho máy hỗ trợ 30W? -> Có, nếu chung chuẩn sạc
• Có cần mua sạc 5W để dùng cho thiết bị nhỏ không? -> Không cần, có thể dùng các loại sạc sẵn có, vì hầu hết đều có chuẩn tương thích ngược, nhớ kiểm tra điện áp phù hợp. (Một số củ sạc có tính năng tự ngắt khi sạc đầy cho các thiết bị công suất lớn, có thể sẽ không sạc được cho thiết bị công suất nhỏ, vì dòng sạc có thể thấp hơn ngưỡng ngắt sạc của củ sạc, vì vậy cũng nên check tính năng này)

Ngoài ra, các bạn có thể tham khảo thêm bài viết về Dữ liệu đo đạc nhiều củ sạc mà mình đã tổng hợp.

Hi vọng bài viết này giúp các bạn hiểu rõ hơn về củ sạc cũng như công suất sạc. Bài viết xin được kết thúc tại đây. Cám ơn người anh @kỹ-sư-điện-tử đã trao đổi trong quá trình mình viết bài này.