Nói về công nghệ sạc nhanh Pump Express của MediaTek

Các thông số phần cứng của điện thoại thông minh không ngừng tăng cao, việc tiết kiệm năng lượng đang ngày càng khó khăn hơn, trong khi các công nghệ sản xuất pin không có tiến triển rõ rệt nào trong nhiều thập kỷ qua, thì việc tiết kiệm thời gian sạc giống như một tia sáng duy nhất le lói trong đường hầm u tối dẫn dắt chúng ta đến bên bờ hạnh phúc 

MediaTek được mệnh danh như một "Qualcomm" của phương đông khi họ là một tên tuổi được biết đến trong làng công nghệ với các chip set giá rẻ cho các thiết bị di động. Chẳng những thế, họ còn chứng minh cho cả thế giới thấy rằng chưa hẳn "tiền nào đã là của đó", để cạnh tranh với các công nghệ sạc nhanh của đối thủ "truyền kiếp", MediaTek đã cho ra đời một chuẩn công nghệ sạc nhanh của riêng họ. MediaTek gọi đó là "Pump Express"

Vậy "Pump Express" là gì?

Có tất cả 984 triệu kết quả trả về trong 0,82 giây khi bạn gõ từ khóa "Pump Express" vào ô tìm kiếm của Google, nhưng phần lớn chúng nói về sự ra đời của công nghệ này mà không có nhiều thông tin về nguyên lý. Có vẻ như sự nổi bật của "Qualcomm Quick Charge" cùng khái niệm giá rẻ của MediaTek phần nào làm lu mờ các ưu điểm của công nghệ này

Về cơ bản, chúng ta có thể nói Pump Express là một loại chuẩn công nghệ sạc nhanh được sáng tạo bởi MediaTek giúp giảm thời gian sạc của các thiết bị di động sử dụng chip set của họ. Cho đến thời điểm hiện tại, đã có ít nhất 3 thế hệ của Pump Express được MediaTek công bố ra thị trường với các tên gọi Pump Express Plus, Pump Express 2.0 và Pump Express 3.0

Pump Express Plus và Pump Express 2.0

Tuy Qualcomm và MediaTek sản xuất 2 dòng chip set có các kiến trúc khác nhau, nên các phương thức kỹ thuật và bảo vệ cũng không giống nhau. Trên cơ bản chúng sử dụng chung một nguyên lý và gần giống cách mà Qualcomm áp dụng trên các chuẩn Quick Charge của họ, mở rộng giới hạn dòng điện để tăng cường dòng điện nạp đồng thời tăng cường các biện pháp bảo vệ để đảm bảo độ an toàn, từ đó giảm thiểu thời gian sạc cho thiết bị.

Với Pump Express Plus, cũng giống như Quick Charge 2.0 của Qualcomm, MediaTek sử dụng bộ lọc thông minh để mở rộng điện áp ở các mức 5V, 7V, 9V, và 12V để tăng dòng điện sạc vào trong cùng 1 thời điểm để giảm thời gian sạc. Còn Pump Express giống với Quick Charge 3.0 hơn do chúng sử dụng các bước điện áp nhỏ hơn (0.5V) nhằm tiết kiệm điện và giảm thiểu thời gian sạc trong khi vẫn đảm bảo nhiệt độ thiết bị trong giới hạn an toàn

Để giải thích các vấn đề này một cách đơn giản, chúng ta hãy hình dung việc vận chuyển các ion bằng các xe chở từ điểm A đến điểm B qua một con đường có độ rộng khác nhau. Giả sử ta có độ rộng của con đường là dây dẫn và cửa A, B là điện áp, hay còn gọi là hiệu điện thế, thì dòng điện hay còn gọi là cường độ dòng điện sẽ là số lượng xe vận chuyển trong 1 lần vận chuyển đi ra khỏi cửa kho A để đến cửa kho B, mỗi lần sạc đầy pin được gọi là 1 lần vận chuyển (cho dễ hiểu).

Ta có thể hình dung như sau, việc sạc pin hay là việc mang dòng điện (các xe vận chuyển ion) đã được chuyển đổi từ adapter (cục sạc, điểm A) đưa chúng qua con đường (dây dẫn, dây sạc) đến cửa của IC nguồn (điểm B) để đến được với viên pin là điểm tập kết cuối cùng. Pump Express Plus và Pump Express 2.0 cho phép thay đổi tiết diện cửa ra A và B (điện áp, hiệu điện thế) để cùng 1 lúc có thể có nhiều xe vận chuyển (Cường độ dòng điện) ra khỏi cửa A và vận chuyển chúng đến cửa B (IC nguồn). Mời xem hình bên dưới

Qua đồ thị bên trên, ta có thể thấy cách mà một thiết bị được sạc điện theo phương pháp thông thường, việc thay đổi tốc độ sạc trước đây thường là do cường độ dòng điện thay đổi, trong khi điện áp là cố định. Khi dòng điện tăng nhưng điện áp không đổi, đồng nghĩa với việc 2 đỉnh trong 1 chu kỳ của hình sin cách xa nhau, dẫn đến việc mỗi chu kỳ đi qua IC nguồn sẽ tốn nhiều thời gian hơn.

Ngược lại, ở gần cuối hoặc đầu mỗi chu kỳ sạc, các adater thường sạc chậm bằng cách cung cấp một dòng điện nhỏ với điện áp không đổi, theo như đồ thị khi mỗi chu ký có số lượng phần tử (cường độ dòng điện) trong đó ít đi, đồng nghĩa với khoảng cách của một đỉnh so với trục giữa bị nhỏ lại, đồng thời khoảng cách giữa 2 đỉnh liền kề cũng ngắn lại, trong khi khả năng nhận năng lượng của IC nguồn là giới hạn, vì lẽ đó, các năng lượng này không thể cùng lúc được chip quản lý nguồn đón nhận, dẫn đến một lượng năng lượng đáng kể bị hao phí.

Pump Express Plus và Pump Express 2.0 là một công nghệ được sáng tạo dựa trên khả năng cho và nhận của cả adapter sạc và bộ mạch quản lý nguồn điện, nó cho phép thay đổi điện áp đầu ra của Adapter sạc (tiết diện cửa A) và điện áp đầu vào của thiết bị (tiết diện cửa B) trong khi dòng điện thay đổi tương ứng với mỗi mức điện áp. Nói cách khác, khi dòng điện thay đổi theo mỗi chu kỳ sạc, mức điện áp cũng được thay đổi để đảm bảo khả năng cho và nhận dòng điện của các thiết bị. Phương pháp này chẳng những giúp gia tăng hiệu suất mà còn giúp giảm tỷ lệ năng lượng bị hao phí giúp tiết kiệm điện năng hơn so với cách thông thường.

Theo tài liệu của MediaTek mà mình tìm được, họ cho biết có thể sạc 75% pin chỉ trong 35 phút với Pump Express Plus và 30 phút với Pump Express. Hiệu quả của 2 chuẩn sạc này đạt mức tương ứng là 90-92% công suất sạc trên lý thuyết. Tức là mức hao phí chỉ còn khoảng 8-10%, một con số đáng chú ý

Pump Express 3.0 có gì mới?

Không giống như 2 thế hệ trước, Pump Express 3.0 sáng tạo một con đường hoàn toàn khác bằng cách loại bỏ hẳn bộ mạch quản lý dòng sạc - Switching Charge, dòng điện được đưa trực tiếp từ bộ sạc (Adapter) đến pin. Gọi Pump Express 3.0 là một chuẩn mực mới cũng không sai

Một hình ảnh biểu diễn khái niệm về Pump Express 3.0 trong tài liệu của MediaTek, với đường màu xanh biểu diễn phương thức sạc truyền thông và đường màu hồng thể hiện phương pháp sạc nhanh Pump Express 3.0 của họ. Dễ dàng nhận thấy ở sự khác biệt giữa 2 loại hình này, ở phương pháp truyền thống, sau khi kết nối với bộ sạc, dòng điện từ adater sẽ đi vào thiết bị đến bộ mạch quản lý nguồn điện (Switching Charge) để điều chỉnh dòng điện sao cho phù hợp nhất với viên pin.

Trong khi ở phương pháp Pump Express 3.0, dòng điện đi trực tiếp từ cổng kết nối qua một công tắt tự động ngắt/mở để vào pin. Lợi thế của nó là không qua mạch sạc nên giảm thiểu đến 60% năng lượng bị hao phí trong quá trình sạc, đồng thời hạn chế được việc tỏa nhiệt của thiết bị xảy ra do lượng năng lượng bị hao phí này. Hiệu quả của nó cho phép sạc được tới 75% pin chỉ trong 20 phút với dòng điện tối đa lên đến 5A+, gấp đôi so với Quick Charge 3.0 của Qualcomm và nhanh hơn 5 lần so với phương pháp sạc truyền thống.

Do tốc độ nạp nhanh cùng dòng điện khá lớn, Pump Express 3.0 đòi hỏi 1 viên pin có tỷ lệ sạc/xả (C-Rate) cao, một dây cáp sạc chịu tải lớn đến 5A và chỉ tương thích tốt nhất với cổng USB Type-C. Đương nhiên, MediaTek cũng trang bị hơn 20 cơ chế bảo vệ để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống trong suốt quá trình sạc

Hiện tại, Pump Express 3.0 chỉ mới được tích hợp trên các dòng chip X-series và P-series của MediaTek và Pump Express 3.0 chỉ là một phương pháp sạc nhanh, nó không hỗ trợ trong giao thức truyền tải dữ liệu. Cho đến thời điểm hiện tại, Pump Express 3.0 của MediaTek có thể xem như là một trong những phương pháp sạc có tốc độ nhanh nhất, đáng tiếc là nó chỉ xuất hiện trên các dòng chip của hãng này.

Về vấn đề tương thích ngược giữa các chuẩn sạc Pump Express

Về mặt logic, các phương pháp Pumpe Express Plus và Pump Express 2.0 cung cấp một dòng điện có cường độ nhở hơn so với sức chịu tải của thiết bị có hỗ trợ công nghệ Pump Express 3.0 nên việc sử dụng một cục sạc hỗ trợ Pump Express thế hệ cũ vẫn sạc tốt cho các thiết bị hỗ trợ Pump Express 3.0, tuy nhiên vì dòng điện có cường độ nhỏ chưa phù hợp tiêu chuẩn Pump Express 3.0 là 5A+ nên tốc độ sạc sẽ không thể đạt hiệu quả tốt nhất

Ngược lại, tuy chưa có tài liệu nào nói rõ bộ sạc Pump Express 3.0 có hỗ trợ cho các thiết bị thông thường hay không, nhưng về lý thuyết, con số 5A+ là quá cao so với mức thông thường của các thiết bị trong thời điểm hiện tại. Trừ khi có một thông báo chính thức nào từ MediaTek, chúng ta không nên vui tay làm thử để tránh các hậu quả đáng tiếc xảy ra như cháy nổ hay hư hỏng các thiết bị...

Mua bộ sạc Pump Express 3.0 ở đâu?

Hiện tại, trong tài liệu của MediaTek cũng đề cập đến một số nhà sản xuất phụ kiện đã được họ hỗ trợ các thông số kỹ thuật để sản xuất các bộ sạc, cáp kết nối. Adapter sạc sẽ được sản xuất bởi các công ty Salcomp, Phihong Technology Co., Ltd, SOLUM Co. Ltd, FSB, Aohai và Huntkey.

Trong khi cáp sạc và cổng kết nối được sản xuất bới Ji-Haw Industrial Co., Ltd với số hiệu mã cáp sạc là SK-USB31CC001 trong khi cổng kết nối có mã SK-CONNCF01

Mặc dù chưa có nhiều thiết bị cũng như thông tin về các thiết bị sử dụng chuẩn này, nhưng trong thời gian sắp tới Cafe2fone.com sẽ cố gắng tìm nhập về các sản phẩm tương thích chính hãng nhằm hỗ trợ cho các bạn có nhu cầu

Hiện tại, Cafe2fone.com cũng có bán bộ sạc điện có hỗ trợ chuẩn Pump Express 2.0 của Sony, nếu các bạn có nhu cầu có thể tham khảo tại đây nha:

http://cafe2fone.com/cu-sac-nhanh-sony-uch12-cho-sony-xa-xa-ultra/xa1/xa1-ultra-pump-express-2-0-va-quick-charge-3-0-id73.html