Kinh nghiệm mua phích cắm dây nguồn cho Adapter sạc

Bộ nguồn có cả điện áp đầu vào và đầu ra và do đó thường có các đầu nối đầu vào và đầu ra đi kèm. Nhiều loại đầu nối có sẵn để truyền điện đầu vào và đầu ra không thể được đề cập một cách hợp lý trong một tài liệu. Thay vào đó, bài viết này sẽ tập trung vào phích cắm điện xoay chiều một pha và bộ nguồn để bàn có phích cắm âm tường (đầu vào) và đầu nối nguồn điện một chiều (đầu ra).

Các đầu nối nguồn âm tường được tiêu chuẩn hóa giống như điện áp liên quan và dòng điện tối đa. Các đầu nối đầu ra Dc ít được tiêu chuẩn hóa hơn nhiều và do đó chỉ có một tập hợp con thường có sẵn của các đầu nối sẽ được thảo luận.

Dây và phích cắm tường Ac

Việc lựa chọn phích cắm âm tường thường đi thẳng về phía trước và dựa trên hai tiêu chí là nguồn điện dự định sử dụng ở những khu vực hay hoặc quốc gia nào, ứng dụng có yêu cầu hai dây dẫn hay ba dây dẫn không. Hầu hết các quốc gia đều có sự kết hợp phích cắm và ổ cắm, điện áp và tần số được xác định rõ ràng. Vì điện áp phích cắm trên tường được tiêu chuẩn hóa, các đầu nối nguồn xoay chiều được đánh giá tương tự để cung cấp đủ cách điện cho điện áp tiêu chuẩn. Xếp hạng dòng điện tối đa cho các đầu nối cũng được tiêu chuẩn hóa, với các xếp hạng khác nhau thường sử dụng các tiếp điểm đầu nối khác nhau về mặt vật lý, do đó không thể kết hợp phích cắm và ổ cắm khớp sai.

Đối với adapter máy tính để bàn, kết nối xoay chiều là dây trong khi adapter phích cắm trên tường sẽ có một phích cắm tích hợp. Nhiều sản phẩm có dây nguồn xoay chiều có đầu vào xoay chiều tiêu chuẩn ở khung sản phẩm mà dây nguồn được kết nối vào đó. Với các sản phẩm này, bạn có thể kết nối với các kiểu ổ cắm âm tường khác nhau (ở các vùng hoặc quốc gia khác nhau) bằng cách thay đổi dây nguồn xoay chiều thành một dây có cấu hình phích cắm tường thích hợp. 

Một số adapter nguồn treo tường có tính năng tương tự nhưng thay vì thay đổi dây nguồn xoay chiều, các cánh xoay chiều có thể hoán đổi cho nhau để phù hợp với các khu vực hoặc quốc gia khác nhau.

Hình minh họa các loại đầu nối nguồn
Các loại phích cắm điện ac

Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (International Electrotechnical Commission – IEC) xuất bản một hướng dẫn thường phân loại phích cắm với ký hiệu chữ cái. Mặc dù hướng dẫn này thực hiện tốt việc nhóm các loại phích cắm một cách chung chung nhưng nó không tính đến tất cả các sắc thái và biến thể có thể có. Ví dụ, phích cắm loại A (được sử dụng ở Bắc Mỹ, Trung Mỹ và Nhật Bản) thường được phân cực (lưỡi trung tính rộng hơn) ở Bắc Mỹ. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng ở Nhật Bản. Có nghĩa là phích cắm của Nhật Bản thường sẽ hoạt động ở Bắc Mỹ nhưng không phải lúc nào cũng ngược lại. 

Hình minh họa về Phích cắm loại A của Nhật Bản và Bắc Mỹ
Phích cắm Loại A của Nhật Bản với hai mũi nhọn (trái) và phích cắm Loại A của Bắc Mỹ với các mũi nhọn và rộng (phải)

Hai dây dẫn so với ba dây dẫn

Ở hầu hết các thị trường quốc tế, nguồn xoay chiều một pha đã được tiêu chuẩn hóa để cung cấp cho ba dây dẫn, mặc dù không phải cả ba dây dẫn đều được sử dụng trong tất cả các ứng dụng. Ba dây dẫn bao gồm hai dây dẫn mang điện và một dây nối đất bảo vệ thứ ba (PE), Frame Ground (FG) hoặc dây nối đất an toàn. Việc cung cấp điện được thực hiện với hai dây dẫn mang điện và dây dẫn nối đất có mặt để tăng độ an toàn khỏi các điện áp nguy hiểm.

Các thiết kế cung cấp điện hiện đại sử dụng phích cắm hai dây dẫn được cấu tạo với lớp cách điện đủ để đảm bảo an toàn cho thiết kế mà không yêu cầu dây dẫn nối đất. 

Đường dây và đường dây trung tính so với đường dây 1 và dây 2

Trong nhiều ứng dụng điện xoay chiều một pha, các dây dẫn mang điện được ghi nhãn là đường dây và dây trung tính hoặc như đường dây 1 và đường 2. Như đã đề cập trước đó, phích cắm điện loại A của Bắc Mỹ sử dụng một rãnh rộng hơn cho dây dẫn trung tính và một rãnh hẹp hơn cho dây dẫn đường dây. Các khe cắm phù hợp trong ổ cắm trên tường Bắc Mỹ đảm bảo có thể xác định được đường dây và dây dẫn trung tính khi tải. Cần lưu ý rằng nhiều phích cắm và ổ cắm điện xoay chiều (khác với phiên bản Bắc Mỹ loại A) có thể được kết nối với các dây dẫn và dây trung tính được đảo ngược.

Khi các dây dẫn 1 và 2 được sử dụng, điện áp của hai dây dẫn thường cân bằng so với điện thế đất. Dây dẫn trung tính không được sử dụng khi nguồn điện được chuyển với dây dẫn 1 và 2.

Đầu nối nguồn Dc

Có nhiều tiêu chuẩn cho đầu nối DC và thậm chí có thể có nhiều phiên bản hơn của đầu nối không tiêu chuẩn. Các đầu nối tiêu chuẩn mà chúng ta sẽ thảo luận là đầu nối thùng, đầu nối DIN và đầu nối USB.

Một số tính năng liên quan đến ba loại đầu nối nguồn điện ra một chiều được liệt kê dưới đây:

Đầu nối thùngKết nối DINKết nối USB
Tiêu chuẩn hóaTiêu chuẩn hóaTiêu chuẩn hóa
Không tốn kémKhả năng hiện tại cao hơngọn nhẹ
Không cần định hướngBền chặtTruyền tín hiệu

Đầu nối thùng

Đầu nối thùng có lẽ là thiết kế phổ biến nhất cho đầu nối nguồn một chiều vì chúng không đắt để sản xuất do dung sai cơ học lỏng lẻo và không có định hướng cần thiết khi cắm chúng với nhau.

Hình thức phổ biến nhất của đầu nối thùng có phích cắm được chế tạo bằng các ống bọc kim loại đồng tâm (thùng) được ngăn cách bằng chất cách điện. Nhiều đường kính tiêu chuẩn có sẵn cho cả ống bọc bên trong và bên ngoài hay chiều dài của thùng cắm. Các kết hợp phổ biến của đường kính và chiều dài tồn tại, nhưng kỹ sư thiết kế vẫn sẽ cần chỉ định kích thước mong muốn cho các phích cắm được sử dụng trong sản phẩm của họ.

Hình minh họa của phích cắm thùng với kích thước
Phích cắm thùng có đường kính trong 2,1 mm, đường kính ngoài 5,5 mm, chiều dài thùng 9,5 mm

Giắc cắm thùng tương ứng có một chốt, khớp với ống bọc bên trong của phích cắm, thường có khe hở cơ khí lỏng lẻo và lò xo không công tắc tiếp xúc với ống bọc bên ngoài của phích cắm. Cũng giống như phích cắm thùng, giắc cắm thùng sẽ có các kích thước về đường kính chốt trung tâm, đường kính thùng trong và chiều sâu cắm đầu cắm.

Hình minh họa Barrel Jack

Khi phích cắm thùng được lắp vào giắc cắm, lò xo trong giắc cắm sẽ đẩy vào ống bọc bên ngoài của phích cắm và buộc chốt trung tâm trên giắc cắm tiếp xúc với ống bọc bên trong của phích cắm. Việc lựa chọn kích thước phích cắm và giắc cắm cần đảm bảo đạt được sự phù hợp cơ học mong muốn và thiết lập các kết nối điện thích hợp.

Hình minh họa cho thấy phích cắm thùng và kết nối điện giắc cắm
Đầu cắm thùng và giắc cắm kết nối điện

Mặc dù các tính năng của đầu nối thùng làm cho chúng thích hợp cho nhiều ứng dụng, nhưng cũng có một số vấn đề do thiết kế của đầu nối thùng gây ra. Dung sai cơ học giữa chốt trung tâm trên giắc cắm và ống bọc bên trong trên phích cắm không được tiêu chuẩn hóa. Tương tự, lực mà lò xo trong giắc cắm đẩy lên ống bọc bên ngoài của phích cắm không được tiêu chuẩn hóa. Việc thiếu tiêu chuẩn hóa này có nghĩa là lực chèn và lực giữ giữa phích cắm và giắc cắm rất khó xác định và thay đổi trong một phạm vi rộng. Trong các đầu nối thùng tiêu chuẩn không có cơ chế duy trì cơ học cho kết nối và do đó kết nối có thể vô tình tách rời. Một giải pháp để đảm bảo kết nối được giữ lại là sử dụng các đầu nối thùng có khóa.

Hình minh họa các đầu nối thùng khóa có ren và xoắn
Đầu nối thùng khóa có ren và xoắn

Định mức hiện tại của các đầu nối thùng được xác định bởi lực và diện tích bề mặt giữa lò xo và ống bọc bên ngoài hay giữa chốt bên trong và ống bọc bên trong. Các lực nhẹ và diện tích bề mặt nhỏ hạn chế xếp hạng hiện tại của các đầu nối.

Đầu nối thùng có nhiều loại đường kính ruột dẫn bên trong và bên ngoài. Mặc dù không có tiêu chuẩn nào về sự kết hợp của đường kính trong và ngoài, nhà thiết kế sản phẩm có thể chọn chỉ định kích thước để phù hợp với các sản phẩm hiện có hoặc là duy nhất so với các sản phẩm khác. Hai kích thước đầu nối thùng phổ biến nhất là đường kính ống ngoài 5,5 mm với đường kính ống trong 2,1 mm, đường kính ống ngoài 5,5 mm với đường kính ống trong 2,5 mm.

Hình minh họa hiển thị các dịch vụ cắm thùng tiêu chuẩn của CUI
Cung cấp phích cắm thùng tiêu chuẩn của CUI: (trên cùng) đường kính ngoài (giữa) đường kính trong (dưới cùng). Ký hiệu số bộ phận CUI

Quy ước đã phát triển với dây dẫn bên ngoài là điện áp đất hoặc điện áp âm và dây dẫn bên trong là điện áp dương. Ưu điểm của cấu hình này là nếu phích cắm bên ngoài của ống bọc tiếp xúc với dây dẫn để hở thì dây dẫn tiếp xúc sẽ được nối với đất chứ không phải với bất kỳ điện thế nào khác. Quy ước này không phải lúc nào cũng được tuân thủ, và một số nhóm thiết kế sản phẩm đặt điện thế dương trên dây dẫn bên ngoài và điện thế âm trên dây dẫn bên trong.

Các ký hiệu phân cực phích cắm thùng
Các ký hiệu phân cực phích cắm thùng

Chọn dây nguồn phù hợp với đầu nối nguồn là cấu hình phổ biến nhất được sử dụng trong công nghiệp. Cấu hình này dễ sản xuất và giúp người dùng thuận tiện hơn trong việc căn chỉnh đầu nối khi phối ghép. Tuy nhiên, có những ứng dụng mà cấu hình phích cắm góc vuông có thể được ưu tiên hơn. 

Một lý do để chọn phích cắm góc vuông có thể là để cho phép cáp nguồn một chiều ở gần khung máy hơn khi nó cắm vào phích cắm và do đó cho phép dấu chân vật lý của sản phẩm nhỏ hơn. Một lý do khác để chọn phích cắm góc vuông là để cung cấp khả năng giữ lại giữa hai nửa của kết nối thùng. Bởi vì dây nguồn ở góc vuông với đầu nối, một lực tác động lên dây sẽ tạo ra một mô-men xoắn lên đầu nối thùng khiến việc tháo đầu nối khó khăn hơn. Cũng có thể cố định dây dưới móc hoặc chốt trên vỏ sản phẩm sao cho không có lực căng nào trên cáp được truyền sang phích cắm.

Phích cắm thùng thẳng và góc vuông
Phích cắm thùng thẳng và góc vuông

Kết nối DIN

Đầu nối nguồn DIN là kiểu đầu nối có bốn chân cắm hoặc tiếp điểm ổ cắm được bọc trong một vỏ hình tròn. Các đầu nối này ban đầu được định nghĩa bởi một tổ chức tiêu chuẩn của Đức (Deutsches Institut fur Normung), và do đó có tên là đầu nối DIN nhưng bây giờ được định nghĩa bởi IEC 60130-9. 

Đầu nối DIN nguồn thường được sử dụng trong các ứng dụng công suất vừa phải khi đầu nối thùng không có khả năng mang dòng điện cần thiết. Sự nhầm lẫn thường tồn tại giữa đầu nối DIN nguồn và đầu nối DIN tín hiệu. Không có định nghĩa tuyệt đối về đầu nối DIN nguồn, nhưng theo quy ước, đầu nối DIN nguồn có bốn tiếp điểm được đặt cách nhau khoảng 90 độ xung quanh tâm của đầu nối. Mặc dù khó tìm thấy kích thước của chân cắm và đầu nối trong tài liệu, nhưng có thể giả định rằng phích cắm và giắc cắm nguồn DIN 4 chân kết nối đúng cách.

Giắc cắm và giắc cắm nguồn DIN
Giắc cắm và giắc cắm nguồn DIN

Kết nối USB

Đầu nối USB ban đầu được phát triển để cung cấp nguồn điện một chiều và tín hiệu kỹ thuật số. Việc chấp nhận rộng rãi mức điện áp nguồn và đầu nối USB cũng đã làm cho chúng trở nên phổ biến cho các ứng dụng chỉ cấp nguồn. Đầu nối loại A có lẽ là đầu nối USB phổ biến nhất tại thời điểm hiện tại và có thể được tìm thấy trong các ứng dụng yêu cầu 5 Vdc với mức dòng tải nhỏ hơn khoảng 2 A. Các biến thể của đầu nối USB Loại A (mini, micro,…) cũng được sử dụng trong các ứng dụng cung cấp điện tương tự.

 Một hạn chế của đầu nối loại A và các biến thể là chỉ có một hướng của các đầu nối mà chúng sẽ kết nối đúng cách. Hạn chế này yêu cầu người dùng xác định hướng chính xác của phích cắm và giắc cắm bằng cách nhận dạng trực quan hoặc bằng cách cố gắng chèn.

Đầu nối USB Type-C nhỏ gọn hơn và có thể được cắm theo một trong hai hướng rõ ràng. Đầu nối Type-C có thể vượt qua mức công suất cao hơn so với các phiên bản trước của đầu nối USB và được đánh giá là cung cấp tối đa 20 V ở 5 A.

Mặc dù các nhà thiết kế sản phẩm có thể chọn bất kỳ đầu nối nào cho phích cắm điện một chiều, nhiều sản phẩm điện tử sử dụng giắc cắm nguồn đầu vào USB để nhận 5 Vdc. Do thực tế phổ biến này, nên thận trọng chỉ sử dụng phích cắm USB trên nguồn điện có định mức điện áp đầu ra 5 Vdc để không làm hỏng nhiều sản phẩm sử dụng giắc cắm nguồn USB đang mong đợi 5 V từ phích cắm. Ngoại lệ đối với khuyến nghị này là nếu sử dụng đầu nối USB Loại C, thì thông số kỹ thuật USB PD và PPS cho phép nguồn cung cấp và tải thỏa thuận với điện áp từ 5 V đến 20 V.

Kết nối USB
Kết nối USB

Tóm lại

Ngoài các đặc tính điện của điện áp đầu vào và đầu ra và dòng điện của nguồn điện, các đầu nối cũng phải được chỉ định cho nguồn cung cấp. Các đầu nối đầu vào ac được tiêu chuẩn hóa hợp lý và do đó hạn chế trong việc lựa chọn cho các mức công suất dự định và thị trường quốc tế. Ngược lại, các đầu nối đầu ra dc không được tiêu chuẩn hóa và do đó nhà thiết kế phải đưa ra nhiều quyết định hơn. Phích cắm điện một chiều đầu ra phải được đánh giá về điện áp và dòng điện đầu ra và phải phù hợp với các đặc tính cơ học mong muốn của sản phẩm. 

Chia sẻ suy nghĩ, quan điểm của bạn

Leave a reply

Sao Hải Vương
Logo