Nếu bạn từng cảm thấy hụt hẫng vì hiệu suất thực tế của sạc dự phòng – ngay cả những dòng cao cấp nhất – thì bạn không cô đơn đâu. Thoạt nhìn, một viên pin dự phòng 10.000mAh có vẻ thừa sức sạc đầy hai lần cho một chiếc điện thoại flagship có pin 5.000mAh.
Thế nhưng trên thực tế, các con số lại không bao giờ lý tưởng như vậy. Thường thì sạc được khoảng một lần rưỡi đã là một kết quả thực tế và khả quan lắm rồi.
Tin vui là nhà sản xuất không hề lừa dối bạn. Nhưng tin buồn là cách tính dung lượng pin phức tạp hơn nhiều so với những chiêu trò quảng cáo in trên vỏ hộp. Con số milliampere-giờ (mAh) mà bạn nhìn thấy không đại diện cho lượng điện năng thực tế sẽ được nạp vào điện thoại của bạn, và đây chính là gốc rễ của mọi sự hiểu lầm.
Hiểu lầm kinh điển về sạc dự phòng
Khi chọn mua sạc dự phòng, hầu hết chúng ta đều chỉ chăm chăm nhìn vào thông số mAh in đậm ngoài vỏ – một thước đo mà chúng ta thường tự ước lượng dựa trên trải nghiệm sử dụng hàng ngày.
Kiểu như: nếu điện thoại pin 5.000mAh dùng được gần một ngày, thì một viên pin dự phòng tương đương là đủ cho chuyến đi trong ngày, còn loại 10.000mAh hay 20.000mAh sẽ thừa sức cân cả chuyến cắm trại cuối tuần.
Tuy nhiên, mAh chỉ là đơn vị đo năng lượng mang tính tương đối chứ không phải tuyệt đối. Con số được nhà sản xuất công bố là dung lượng của lõi pin lithium bên trong dựa trên điện áp hoạt động "định mức".
Mức này thường rơi vào khoảng 3,7V - 3,85V đối với pin Li-Ion, tùy thuộc vào công nghệ hóa học cụ thể của từng loại pin. Thế nhưng, một số nhà sản xuất lại công bố mức mAh quy đổi theo dòng ra 5V, 20V hoặc các mức khác tùy vào mục đích sử dụng.
Rào cản đầu tiên nằm ở chỗ: điện áp tham chiếu của sạc dự phòng thường chênh lệch so với thiết bị cần sạc. Điện thoại của bạn có thể chạy ở điện áp định mức từ 3,6V (đối với pin Lithium-ion) đến 3,9V (đối với pin Silicon-carbon).
Trong khi đó, laptop lại cần từ 11V đến 16V tùy thuộc vào số lượng cell pin xếp chồng và độ chai của pin. Máy tính bảng, đồng hồ thông minh hay các món đồ công nghệ khác đều có những yêu cầu điện áp nội bộ riêng biệt.
Đến đây, hẳn bạn đã hiểu vì sao một cục sạc 20.000mAh (3,7V) có thể sạc được rất nhiều lần cho chiếc smartphone điện áp thấp, nhưng lại "hụt hơi" nhanh chóng khi cắm vào laptop điện áp cao. Dù vậy, nếu vội kết luận điện áp sạc là nguyên nhân duy nhất khiến sạc dự phòng bị "hao hụt" dung lượng thực tế thì vẫn chưa hoàn toàn chính xác.
Wh (Watt-giờ) mới là thông số quyết định
Trước khi đi sâu hơn, chúng ta cần xác định được dung lượng năng lượng thực tế của sạc dự phòng. Việc này rất đơn giản: bạn chỉ cần nhân số mAh với điện áp định mức của cell pin để ra tổng công suất đầu ra trung bình mỗi giờ — tức là Watt-giờ (Wh). Sở dĩ dùng từ "trung bình" là vì điện áp và công suất của sạc dự phòng sẽ biến thiên liên tục theo mức pin còn lại.
Ví dụ: Một viên pin dự phòng 5.000mAh (3,7V) sẽ cung cấp năng lượng thực tế là 18,5 Wh. Trong khi đó, một viên pin 20.000mAh (3,6V) sẽ cho ra 72 Wh. Các thương hiệu uy tín luôn in rõ thông số này trên thân máy, còn những loại sạc rẻ tiền, chất lượng kém thường mập mờ giấu đi, vì họ không muốn người dùng bận tâm hoặc hiểu được tầm quan trọng của nó.
Trên lý thuyết lý tưởng, chúng ta có thể quy đổi giá trị Wh này sang bất kỳ mức điện áp yêu cầu nào để tính ra chính xác số mAh mà sạc dự phòng có thể cung cấp cho thiết bị.
Xét thuần túy về mặt toán học, việc chuyển đổi giữa các mức điện áp không hề làm mất đi năng lượng. Do đó, việc điện thoại của bạn sạc ở mức 9V hay laptop sạc ở 20V về bản chất không phải là nguyên nhân cốt lõi gây hao hụt.
"Định luật vật lý" không chừa một ai
Mặc dù bản thân điện áp của pin không trực tiếp làm giảm dung lượng, nhưng quá trình tăng áp và hạ áp để dòng điện truyền đi thì có. Chính quá trình chuyển đổi này đã "ngốn" không ít năng lượng của bạn.
Trong thực tế, không có quá trình chuyển đổi điện áp nào đạt hiệu suất 100%. Các chip chuyển đổi một chiều thường đạt hiệu suất từ 85% đến 98%, phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của chip, cuộn cảm, điện áp tải và cường độ dòng điện. Hiệu suất này là một đường cong biến thiên chứ không phải một hằng số cố định.
Khi sạc dự phòng biến đổi điện áp lõi pin (3,7V) sang điện áp sạc tương thích với thiết bị của bạn (5V, 9V, 20V...), dòng điện sẽ bị hao hụt năng lượng do bộ chuyển đổi và hiện tượng tỏa nhiệt. Chưa dừng lại ở đó, một quá trình chuyển đổi ngược lại (lần thứ hai) sẽ diễn ra ở đầu bên kia sợi cáp khi điện thoại tiếp nhận nguồn điện từ cổng USB-C và hạ áp về mức phù hợp với pin của máy. Sự bất toàn của các IC nguồn bị nhân đôi. Đây cũng là một phần bài toán mà các giao thức sạc nhanh như USB Power Delivery PPS hay AVS đang cố gắng giải quyết, nhưng đó lại là câu chuyện của một bài viết khác.
Bản thân các viên pin cũng có điện trở trong. Điều này đồng nghĩa với việc ngay cả khi quá trình truyền tải điện có hiệu suất "hoàn hảo" đi chăng nữa, năng lượng lưu trữ cũng không thể chuyển hóa vẹn toàn.
Hiệu suất Coulombic (trong trường hợp này là sự hao hụt hiệu suất) khiến điện năng bị lãng phí đáng kể dưới dạng nhiệt, đặc biệt là khi sạc nhanh hoặc khi pin đã đầy trên 80% khiến điện áp tăng cao.
Quá trình chuyển đổi điện áp, hao hụt truyền tải trên dây và điện trở trong của pin là những "hung thủ" ngốn sạch năng lượng.
Bên cạnh đó, hiện tượng sụt áp còn xảy ra ngay trên sợi cáp USB-C nối từ sạc dự phòng sang điện thoại. Con số này thường nhỏ, chỉ khoảng 1 - 2%, nhưng tích tiểu thành đại. Nếu bạn dùng một sợi cáp rẻ tiền, chất lượng kém để truyền tải dòng điện công suất cao (như sạc 100W cho laptop), mức hao hụt sẽ còn lớn hơn nhiều.
Riêng với sạc không dây thì đây chính là "vua lãng phí". Công nghệ này làm thất thoát năng lượng cực lớn do nhiệt lượng tỏa ra từ các cuộn dây và quá trình truyền tải điện qua không khí (vốn là một chất cách điện tự nhiên).
Ngay cả các phụ kiện chuẩn Qi2 hay MagSafe đời mới nhất cũng không tránh khỏi quy luật này, người dùng phải đánh đổi khoảng 20% dung lượng (hoặc hơn) để lấy sự tiện lợi không dây.
Kinh nghiệm xương máu: Hãy luôn mua "dôi" ra
Tổng hợp tất cả các yếu tố trên, có thể thấy việc dùng một viên pin để sạc cho một viên pin khác luôn mang lại kết quả thấp hơn kỳ vọng. Thực tế phũ phàng của vật lý buộc chúng ta phải chấp nhận mất đi một lượng điện năng dưới dạng nhiệt và các hao hụt kỹ thuật trong suốt quá trình tăng - hạ áp liên tục.
Vì vậy, một cục sạc dự phòng 5.000mAh hoàn toàn không thể sạc đầy một chiếc smartphone có dung lượng pin tương đương. Sau khi trừ đi hao hụt từ bộ chuyển đổi, suy hao trên đường dây và IC sạc của điện thoại, một hệ thống sạc loại tốt cũng hiếm khi vượt quá hiệu suất thực tế từ 85 – 90%. Với các dòng sạc giá rẻ, con số này có thể tụt xuống mức 70%, thậm chí thấp hơn.
Để không phải thất vọng, một quy tắc ngầm được đưa ra là bạn nên mua sạc dự phòng có dung lượng lớn hơn khoảng 75% nhu cầu thực tế. Nghĩa là trong điều kiện tệ nhất, một cục sạc 5.000mAh chỉ cung cấp được khoảng 3.750mAh năng lượng thực tế cho điện thoại. Hoặc ngược lại, nếu muốn sạc đầy một chiếc điện thoại pin 5.000mAh, bạn sẽ cần một cục sạc dự phòng có dung lượng ít nhất là khoảng 6.700mAh.
Rất tiếc, không có lối tắt nào giúp bạn né được việc phải tính toán các con số này. Nếu muốn tuyệt đối an tâm rằng cục sạc dự phòng của mình đủ sức gánh hai lần sạc đầy cho chuyến đi chơi cuối tuần, giải pháp tốt nhất là hãy "vượt thông số". Cứ mạnh dạn chọn cho mình một cục sạc dự phòng từ 70Wh trở lên, và bạn có thể hoàn toàn quẳng nỗi lo hết pin vào dĩ vãng.
