PD Charger กับ GaN Charger คืออะไร ? เทคโนโลยีการชาร์จไฟทั้ง 2 แตกต่างกันอย่างไร ? อะไรดีกว่ากัน ?

 PD Charger กับ GaN Charger แตกต่างกันอย่างไร ? อะไรดีกว่ากัน ?

อะแดปเตอร์ชาร์จไฟ (Charging Adapter) นั้นเปรียบได้ดั่งโซลเมท หรือเนื้อคู่ ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีแบตเตอรี่อยู่ภายในตัว เพราะมันทำหน้าที่แปลงรูปแบบ พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating ​Current (AC)) ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current - DC) ที่สามารถชาร์จพลังงานให้แบตเตอรี่ได้

ข้อมูลเพิ่มเติม : ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) และ ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) คืออะไร ? และ แตกต่างกันอย่างไร ?

ในโลกยุคปัจจุบันนี้ เรามีอุปกรณ์พกพาติดตัวอยู่หลายอย่าง ไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทโฟน (Smartphone), แท็บเล็ต (Tablet), โน้ตบุ๊ก (Notebook), สมาร์ทวอทช์ (Smartwatch) ฯลฯ ปฏิเสธได้ยากว่าเราต้องพึ่งพาอุปกรณ์เหล่านี้ไม่ว่าจะเป็นเรื่องส่วนตัว หรือการทำงานก็ตาม

แต่อย่างไรก็ตาม ด้วยขีดจำกัดของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ ทำให้เรายังคงต้องชาร์จพลังงานให้มันเป็นประจำ ดังนั้น อะแดปเตอร์ชาร์จจึงเป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญมาก ซึ่งในปัจจุบันนี้ก็มีเทคโนโลยีอยู่หลายแบบให้เลือกใช้งาน แต่ในบทความนี้เราจะมาเปรียบเทียบระหว่าง เทคโนโลยี PD Chargers กับ เทคโนโลยี GaN Chargers ซึ่งเป็น 2 เทคโนโลยีที่เราน่าจะพบเห็นบ่อยเวลาที่เลือกซื้ออะแดปเตอร์ชาร์จ มันเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร ? แบบไหนดีกว่ากัน ? มาหาคำตอบกัน

ภาพจาก : https://www.bhphotovideo.com/explora/mobile/news/recharge-usb-c-and-usb-devices-hyper-gan-100w-charger

PD Charger คืออะไร ?
(What is PD Charger ?)

เทคโนโลยีชาร์จเร็วนั้นถูกผู้ผลิตสมาร์ทโฟนพัฒนาขึ้นมาหลายมาตรฐานมาก เรียกได้ว่า 1 ยี่ห้อ 1 มาตรฐานเลยก็ว่าได้ เช่น Oppo มี Super VOOC, Huawei มี SuperCharge, Samsung มี Super Fast Charging, ในขณะที่ทาง Qualcomm ก็มี เทคโนโลยี Quick Charge ฯลฯ

ส่วน PD หรือ Power Delivery นั้นเป็นมาตรฐานการชาร์จพลังงานไฟฟ้าผ่านสาย USB-C ที่ทาง USB Implementers Forum (USB-IF) กลุ่มผู้พัฒนา และดูแลมาตรฐาน USB ได้ประกาศเปิดตัวมาตรฐาน USB Power Delivery (USB-PD) หรือ USB PD rev.1 เป็นครั้งแรกอย่างเป็นทางตั้งแต่เดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2012 (พ.ศ. 2555)

ข้อมูลเพิ่มเติม : พอร์ต USB คืออะไร ? มีกี่แบบ ? มีวิวัฒนาการอย่างไรบ้าง ?

ซึ่งมันก็ถูกพัฒนาให้ดีขึ้นเรื่อย ๆ มาจนถึงเวอร์ชันล่าสุด (ณ วันที่ 8 มี.ค. พ.ศ. 2566) คือ USB rev. 3.1 เวอร์ชัน 1.7 โดย PD นั้นจะรองรับการชาร์จพลังงานไฟฟ้าแบบเร็ว ให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ที่สนับสนุน USB-C ไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต, โน้ตบุ๊ก ฯลฯ นั่นเอง

อะแดปเตอร์แบบ PD ของ Aukey รุ่น PA-Y12 72W
ภาพจาก : https://aukey.com.my/products/pa-y12-60w-usb-c-power-delivery-3-0-dual-port-usb-desktop-charger

PD Charger ทำงานอย่างไร ?

PD Charger ทำงานโดยอาศัยการสื่อสารระหว่างตัวอุปกรณ์ และอะแดปเตอร์ โดยเมื่อผู้ใช้เชื่อมต่ออุปกรณ์ที่รองรับ PD เข้ากับอะแดปเตอร์ PD Charger มันจะส่งสัญญาณไปบอกกับตัวอะแดปเตอร์ PD ว่ารองรับการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยพลังงานไฟฟ้าระดับเท่าไหร่ ? จากนั้นอะแดปเตอร์จะปรับอัตราการจ่าย (Output) พลังงานไฟฟ้าให้มีค่าตรงกันกับที่ตัวอุปกรณ์รองรับ ซึ่งตามปกติแล้วก็จะเป็นค่าที่สูงกว่าอะแดปเตอร์ชาร์จแบบมาตรฐานทั่วไป

นอกจากนี้ PD Charger จะใช้ พอร์ตเชื่อมต่อแบบ USB-C ที่มีหัวพิน (Pins) เชื่อมต่อมากกว่า USB แบบเก่า ช่วยให้มันส่งข้อมูลได้รวดเร็วกว่า และจ่ายกระแสไฟฟ้าได้มีประสิทธิภาพสูงกว่า โดยในPD เวอร์ชันล่าสุด USB rev. 3.1 เวอร์ชัน 1.7 นั้นได้ขยายกำลังจากรองรับจากเดิมที่จำกัดอยู่ที่ 5A/ 20V/ 100W ให้เป็นรองรับได้สูงสุดถึง 5A/48V/240W เป็นที่เรียบร้อยแล้ว ส่วนอะแดปเตอร์ชาร์จไฟแบบธรรมดาส่วนใหญ่จะรองรับได้ไม่เกิน 12W เท่านั้น ต่างกันถึง 20 เท่าเลยทีเดียว

ข้อดีของ PD Charger

• ชาร์จเร็ว : PD Charger สามารถจ่ายพลังงานไปยังอุปกรณ์ได้มากกว่า ทำให้ชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างรวดเร็ว
• รองรับอุปกรณ์ได้หลายประเภท : PD Charger ถูกออกแบบมาให้ทำงานได้กับอุปกรณ์หลากหลายประเภท ไม่ได้เจาะจงอุปกรณ์ประเภทใดเป็นพิเศษ ไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทโฟน, แท็บเล็ต, โน้ตบุ๊ก หรืออุปกรณ์ใดก็ตามที่รองรับ USB-C
• ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ : เมื่อเทียบกับอะแดปเตอร์แบบธรรมดาแล้ว PD Charger สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า ช่วยลดอัตราการสิ้นเปลืองพลังงาน เป็นการประหยัดไฟอีกทางหนึ่ง
• พกพาสะดวก : อะแดปเตอร์ PD Charger มักจะมีขนาดเล็กกว่าอะแดปเตอร์แบบธรรมดา ช่วยให้ง่ายต่อการพกพามากกว่า

GaN Charger คืออะไร ?
(What is GaN Charger ?)

ก่อนอื่นต้องบอกก่อนว่า PD หรือ Power Delivery นั้นเป็นมาตรฐานการชาร์จพลังงานไฟฟ้าหรือโปรโตคอลด้านการชาร์จรูปแบบหนึ่ง ในขณะที่ใช้ GaN Charger นั้นไม่ใช่มาตรฐานด้านการชาร์จ แต่เป็นเทคโนโลยีในการผลิตอะแดปเตอร์ ดังนั้น อะแดปเตอร์ GaN Charger จึงผลิตให้รองรับมาตรฐานการชาร์จแบบใดก็ได้ รวมไปถึง PD ด้วย ดังนั้นการเปรียบเทียบ มันจึงเป็นการมองในมุมว่าอะแดปเตอร์ PD Charger ที่ใช้ซิลิคอน นั้นต่างจาก PD Charger ที่ผลิตด้วย GaN หรือที่เราเรียกกว่า Gan Charger จะแตกต่างกันในด้านไหนบ้าง

GaN เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ใช้ Gallium Nitride (GaN) เป็นสารกึ่งตัวนำ (Semiconductors) แทนที่ซิลิคอน (Silicon) ในกระบวนการแปลงพลังงาน ซึ่ง GaN ถูกนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายอย่าง โดยอะแดปเตอร์ชาร์จไฟก็เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ได้อานิสงค์ด้วย เพราะ GaN นั้นเป็นสารที่มีคุณสมบัติในการเหนี่ยวนำอิเล็คตรอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงไม่น่าแปลกใจที่ ปัจจุบันนี้ อะแดปเตอร์ชาร์จคุณภาพดี มีคุณสมบัติสูง ได้เปลี่ยนมาใช้ GaN กันหมดแล้ว

Chargeasap Zeus อะแดปเตอร์ GaN จ่ายพลังงานได้ถึง 270W
ภาพจาก : https://9to5mac.com/2022/11/28/zeus-270w-fast-charge/

GaN Charger ทำงานอย่างไร ?

GaN Charger ใช้ Gallium Nitride (GaN) เป็นสารกึ่งตัวนำแทนซิลิคอนที่ใช้กันมาอย่างยาวนานในขั้นตอนแปลงพลังงาน โดย GaN มีข้อได้เปรียบหลายอย่างที่เหนือกว่าซิลิคอน อย่างการที่มันสลับแรงดันไฟฟ้าได้ไวกว่า หมายความว่า GaN Charger จะทำงานด้วยความถี่ที่สูงกว่ามาก ทำให้อะแดปเตอร์สามารถจ่ายพลังงานออกมาได้เร็วกว่าเดิม และออกแบบให้มีขนาดเล็กลงกว่าอะแดปเตอร์แบบเดิมที่ใช้ซิลิคอนมาก

การทำงานของ GaN Charger จะมีความซับซ้อนอยู่เล็กน้อย โดยเมื่อไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ถูกจ่ายเข้าไปใน GaN Charger มันจะถูกแปลงให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ด้วยวงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) จากนั้นไฟฟ้า DC จะถูกแปลงเป็นไฟฟ้า AC ที่มีความถี่สูงด้วยตัวแปลงสัญญาณที่ผลิตขึ้นมาด้วยสารกึ่งตัวนำแบบ GaN

หลังจากนั้นไฟฟ้า AC ที่ถูกแปลงให้มีความถี่สูงแล้ว จะถูกแปลงอีกครั้งให้มีแรงดันไฟฟ้าต่ำลงก่อนจะส่งไปยังวงจรเรียงกระแสเพื่อแปลงกลับไปเป็นไฟฟ้า DC อีกที โดยคลื่นสัญญาณจะถูกปรับให้มีความเรียบสม่ำเสมอด้วยการใช้ตัวเก็บประจำก่อนจะส่งไปชาร์จพลังงานให้กับตัวอุปกรณ์

ข้อดีของ GaN Charger

• ใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ : จากการที่ GaN Charger ทำงานด้วยความถี่ที่สูงกว่าอะแดปเตอร์ที่ใช้ซิลิคอนมาก ทำให้การสูญเสียพลังงานเกิดขึ้นน้อยมาก ลดความร้อนที่ถูกปล่อยออกมา ทำให้อะแดปเตอร์ทำงานได้เย็น และชาร์จไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ชาร์จเร็ว : สืบเนื่องจากการทำงานด้วยความถี่สูง กระแสไฟฟ้าจึงแปลงได้เร็ว และจ่ายออกได้มากกว่า ซึ่งทำงานได้เร็วกว่า PD Charger เสียอีก (แต่จากการทดสอบจริงพบว่าไม่ได้ไวกว่า PD มากนัก)
• ออกแบบได้เล็กกว่าเดิมมาก : อะแดปเตอร์แบบเดิม ๆ ยิ่งจ่ายพลังงานได้มากเท่าไหร่ ขนาดก็ยิ่งใหญ่ขึ้น สังเกตง่ายๆ ได้จากอะแดปเตอร์ชาร์จ iPhone จะมีขนาดเล็กกว่าอะแดปเตอร์ชาร์จ iPad มาก และอะแดปเตอร์ของ MacBook ก็ใหญ่ขึ้นไปอีก แต่ด้วย GaN อะแดปเตอร์ขนาดจะเล็กลงกว่าเดิมมาก
• แผ่ความร้อนต่ำ : บางทีนี่อาจจะเป็นเหตุผลหลัก และเหตุผลสำคัญในการซื้อ GaN Charge เลยก็ว่าได้ ความร้อนในขณะที่ทำงานของมันน้อยกว่าอะแดปเตอร์แบบเดิมมาก ทำให้การเสื่อมสภาพเกิดขึ้นช้า และรู้สึกอุ่นใจหากต้องใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลานานด้วย
• ลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า : การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Interference - EMI) เป็นปรากฏการณ์เหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นได้กับสายไฟ หรือสายสัญญาณต่าง ๆ ซึ่งมันสามารถรบกวนการเดินทางของคลื่นต่าง ๆ อย่างพวก สัญญาณ บลูทูธ (Bluetooth), ไวไฟ (Wi-Fi) หรือคลื่นวิทยุ AM/FM ได้ ซึ่งการทำงานของ GaN จะปล่อย EMI ออกมาต่ำกว่า ทำให้ลดการรบกวนได้

ตารางเปรียบเทียบระหว่าง PD Charger และ GaN Charger
(PD Charger and GaN Charger Comparison Table)

ระหว่าง PD Charger และ GaN Charger เลือกซื้อแบบไหนมาใช้งานดี ?
(Which one is better between PD Charger and GaN Charger ?)

อันที่จริงไม่ว่าคุณจะซื้ออะแดปชาร์จแบบไหนก็ตาม สิ่งแรกที่ควรพิจารณาใสตอนนี้คือควรเลือกที่จะรองรับเทคโนโลยี PD ก่อนเป็นลำดับแรกอยู่แล้ว ส่วนจะซื้อที่เป็น GaN หรือไม่ ? ก็เป็นเลือกที่ตามหลังมา

ในแง่ของความชาร์จเร็ว จากการทดสอบใช้งานจริง ทั้งคู่ไม่ได้เห็นผลที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ประเด็นจึงตกไปที่ขนาด และความร้อนมากกว่า ซึ่งเป็นจุดที่ GaN ทำได้ดีกว่าอย่างชัดเจน

แต่มีจุดสังเกตอยู่ว่าหากต้องการพกอะแดปเตอร์เพียงตัวเดียว แต่มีอุปกรณ์ต้องชาร์จหลายตัว อะแดปเตอร์ที่มีช่องเสียบ USB ได้หลายช่อง ,จ่ายไฟได้เยอะ, รองรับชาร์จเร็วได้ทุกช่อง และตัวอะแดปเตอร์มีขนาดเล็กพกพาง่ายก็จะมีแต่ที่เป็น GaN Charger เท่านั้น

Omega 200W และ 100W GaN USB-C Charger
ภาพจาก : https://www.kickstarter.com/projects/asaptechnologies/omega-charger/description