Khả năng tương thích USB-C của dock Nintendo Switch 2

• Dock Nintendo Switch 2 tuân theo chuẩn USB-C PD, nhưng cách dùng VDM là phi tiêu chuẩn nên gây ra vấn đề tương thích với dock bên thứ ba
• Switch 2 sạc ở mức tối đa 15W, và cho cùng tốc độ sạc trên cả dock Nintendo lẫn dock bên thứ ba
• Dock chính hãng Nintendo luôn yêu cầu 20V 3A khi kết nối, trong khi dock ANTANK S3 Max chỉ yêu cầu điện khi cần nên hiệu quả hơn
• Thời gian sạc mất khoảng 2 giờ để đạt 90% và khoảng 3 giờ để đạt 100%; sử dụng sau khi sạc 75% sẽ hiệu quả hơn
• Do cách triển khai VDM phi tiêu chuẩn của Nintendo, khả năng tương thích với phụ kiện bên thứ ba bị hạn chế. Nhiều khả năng đây không phải ác ý mà là một lỗ hổng trong triển khai USB-C (hoặc triển khai chưa đầy đủ)
• Mục đích của bài viết này là công bố dữ liệu đàm phán USB-C PD và khả năng tương thích của dock Switch 2, đồng thời cung cấp tài liệu bổ sung tổng hợp các phép đo chi tiết chưa thể đưa vào video

---

Cơ bản về USB-C PD

• USB-C PD định nghĩa giới hạn điện áp, dòng điện và quy trình giao tiếp, cho phép cấp nguồn tới 240W (EPR)
• So với giới hạn điện năng USB thông thường là 15W (5V·3A), PD có thể mở rộng tới 20V·5A, và với EPR là 48V
• Tiêu chuẩn này đồng thời quy định đặc tính vật lý của đầu nối và cáp cùng giao thức đàm phán giữa source/sink

Luồng đàm phán USB-C PD

• SOURCE_CAPABILITIES: nguồn phát quảng bá danh sách các chế độ có thể cấp, bao gồm điện áp/dòng cố định và khả năng hỗ trợ PPS
  • Nguồn có thể gửi định kỳ, hoặc thiết bị nhận có thể yêu cầu bằng GET_SOURCE_CAP
  • Khả năng của thiết bị nhận được trao đổi qua GET_SINK_CAP / SINK_CAPABILITIES
• REQUEST: thiết bị nhận chọn và yêu cầu chỉ mục của chế độ mong muốn
  • Khi tình huống thay đổi, có thể yêu cầu lại để tăng hoặc giảm tốc độ sạc
• ACCEPT: nguồn thông báo chấp nhận hoặc từ chối
  • Tùy theo logic nội bộ như quá nhiệt hoặc tải, có thể trả về REJECT
• PS_RDY: nguồn báo rằng đã hoàn tất chuyển điện áp và sẵn sàng cấp điện
• GOODCRC: thông điệp phụ đóng vai trò xác nhận đã nhận (ACK) cho mọi thông điệp nhận được
• Cần lưu ý rằng trong thực tế, mất gói, sai lệch thời gian và triển khai chưa hoàn chỉnh khiến các hành vi ngoại lệ xảy ra khá thường xuyên

Vendor Defined Messages (VDM)

• Ngoài điện năng, VDM còn được dùng để đàm phán hướng dữ liệu, định dạng và Alt Mode
• VDM tiêu chuẩn công khai như DisplayPort Alt Mode góp phần cải thiện khả năng tương tác
• VDM riêng tư/độc quyền có thể làm giảm khả năng tương thích với hãng khác; bài viết đưa ra góc nhìn phê phán về cách Nintendo sử dụng VDM

Tóm tắt kiểm thử USB-C PD

• Cấu hình thiết bị: máy Switch 2/dock/bộ nguồn chính hãng, bộ sạc UGREEN 100W và cáp nối dài, dock ANTANK S3 Max, Infineon CY4500 (bao gồm EPR), mô-đun phân tích điện năng AC Quarch, màn hình Asus ProArt 32" v.v.
• Ký hiệu trên biểu đồ: cam/hồng là công suất đo bởi CY4500, vạch trắng dọc đánh dấu thời điểm xuất hiện thông điệp PD

Test 1: Bộ sạc chính hãng → CY4500 → dock chính hãng → Switch 2

• Quan sát thấy dock tiêu thụ tối đa khoảng 15W và cho phép xuất hình
• Sau khi đàm phán 20V·3A tại thời điểm kết nối, có xu hướng không phát sinh thêm thông điệp

Test 2: Bộ sạc chính hãng → dock chính hãng → cáp nối dài UGREEN → CY4500 → Switch 2

• Duy trì khoảng 15W và xuất hình
• Xác nhận có nhiều lần đàm phán nguồn + đàm phán chế độ hiển thị khi trạng thái thay đổi

Test 3: Bộ sạc chính hãng → CY4500 → Switch 2

• Ngay cả khi sạc trực tiếp máy, giới hạn trên khoảng 15W vẫn được giữ nguyên

Test 4: Bộ sạc UGREEN 100W → CY4500 → Switch 2

• Khi dùng bộ sạc 100W bên thứ ba, giới hạn trên khoảng 15W vẫn như nhau

Test 5: Màn hình ProArt 32" → CY4500 → Switch 2

• Lặp lại thử DR_SWAP nhưng đều bị từ chối, không xuất hình lên màn hình
• Có dấu hiệu đàm phán thất bại trước khi tới giai đoạn VDM

Test 6: UGREEN 100W → CY4500 → dock ANTANK S3 Max → Switch 2

• Dock S3 Max có độ minh bạch tốt hơn trong việc yêu cầu điện, và tốc độ sạc giống dock chính hãng

Test 7: UGREEN 100W → dock S3 Max → cáp nối dài UGREEN → CY4500 → Switch 2

• Sạc hoạt động nhưng xuất hình thất bại
• Có thể là vấn đề cáp nối dài/chất lượng tiếp xúc

Test 8: UGREEN 100W → dock S3 Max → cáp nối dài bên thứ ba → CY4500 → Switch 2

• Sạc + xuất hình đều bình thường, mức cấp trung bình tối đa khoảng 15W

Kiểm thử thời gian sạc (đo ở nguồn điện tường)

• Cấu hình: dùng Quarch PAM để so sánh dock chính hãng/bộ sạc chính hãng với bộ sạc UGREEN 100W
• Kết quả: tốc độ sạc của hai trường hợp là tương tự nhau, đồng thời dùng biểu đồ trục cố định để dễ so sánh

Kết luận và điểm quan sát

• Giới hạn công suất sạc của Switch 2 nhất quán ở khoảng 15W
  • Không phụ thuộc vào dock, bộ sạc hay màn hình USB-C chính hãng/bên thứ ba
• Dock chính hãng có xu hướng đặt trước công suất cao liên tục bằng cách yêu cầu 20V·3A ngay khi kết nối
  • Dock ANTANK S3 Max chỉ yêu cầu tăng công suất khi cần, chẳng hạn khi máy được bật, nên có cách ứng xử điện năng hiệu quả hơn
• Thời gian sạc: khoảng 2 giờ tới 90%, khoảng 3 giờ tới 100%
  • Điều này cho thấy chỉ dùng tổng thời gian tới 100% để đánh giá đặc tính sạc là chưa đủ
• Mẹo tối ưu sử dụng pin: nếu sạc đến khoảng 75% (hơn 1,5 giờ) rồi dùng và lặp lại việc xả pin, có thể duy trì sạc gần 15W và tránh giai đoạn trickle
• Tình trạng không tương thích với dock khác có thể là do triển khai USB-C chưa đầy đủ hoặc đàm phán thất bại trước khi đến VDM, hơn là chủ đích chặn