Power bank zaman sekarang biasanya punya dua port, bahkan lebih. Menariknya, kamu bisa mengisi dua perangkat sekaligus dari satu power bank yang baterainya cuma satu. Secara konsep, ini bisa dijelaskan dengan kombinasi:
- Desain rangkaian elektronik di dalam power bank
- Dua hukum dasar di listrik, yaitu Hukum Kirchhoff arus dan Hukum Kirchhoff tegangan
Di dunia rekayasa, prinsip yang sama dipakai untuk merancang power bank modern, fast charging, dan sistem manajemen baterai yang aman.
Isi Utama di Dalam Power Bank
Secara sederhana, isi “perut” power bank modern terdiri dari beberapa blok:
1. Baterai lithium
Mayoritas power bank memakai baterai lithium ion atau lithium polymer karena:
- Rapat energi tinggi (daya besar dalam ukuran kecil)
- Umur pakai cukup panjang
- Berat relatif ringan
Baterai bisa terdiri dari satu sel atau beberapa sel yang disusun sesuai kebutuhan tegangan dan kapasitas.
2. Battery Management System (BMS)
BMS adalah “otak keamanan” baterai. Fungsinya:
- Mengawasi tegangan dan arus saat pengisian dan pengosongan
- Melindungi dari over charge, over discharge, dan arus berlebih
- Kadang juga memantau suhu dan memperkirakan kapasitas tersisa
Tanpa BMS, baterai lithium berisiko cepat rusak bahkan bisa berbahaya.
3. Konverter DC ke DC
Tegangan baterai sekitar 3 sampai 4,2 volt. Padahal perangkat di port USB biasanya butuh sekitar 5 volt atau profil lain untuk fast charging.
Di sini peran konverter DC ke DC:
- Mengubah tegangan baterai menjadi tegangan yang diinginkan
- Menjaga tegangan tetap stabil walaupun beban berubah
- Mengatur seberapa besar arus yang dikeluarkan
4. Rangkaian distribusi daya multi port
Setelah konverter menghasilkan satu tegangan keluaran (misalnya 5 volt), tegangan ini dibagi ke beberapa port.
Di depan tiap port biasanya ada:
- Pembatas arus
- Rangkaian proteksi
- Kadang IC khusus untuk negosiasi fast charging
Satu sumber energi, tetapi jalur keluarnya memang dirancang untuk bisa menyuplai beberapa beban sekaligus.
Mengingat Kembali Hukum Kirchhoff
Untuk memahami aliran arus dan tegangan di power bank, kita pakai dua hukum dasar rangkaian.
Hukum Kirchhoff Arus (KCL)
Di sebuah titik cabang rangkaian (node), berlaku:
Jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar.
Dalam bentuk sederhana:
- I_total = I1 + I2 + I3
(dan seterusnya jika cabangnya lebih banyak)
Ini adalah bentuk penerapan kekekalan muatan. Tidak ada arus yang tiba tiba hilang atau muncul di satu titik.
Hukum Kirchhoff Tegangan (KVL)
Jika kita mengelilingi satu loop tertutup dalam rangkaian:
Total kenaikan tegangan sama dengan total penurunan tegangan di loop tersebut. Secara konsep:
- Tegangan sumber = jumlah penurunan tegangan di komponen yang dilewati arus
Ini membantu insinyur memastikan semua komponen mendapat tegangan yang sesuai dan aman.
Kenapa Dua Port Bisa Mengisi Dua Perangkat Sekaligus?
Bagian pentingnya ada di cara port dihubungkan.
Port yang Disusun Paralel
Port port USB power bank biasanya dihubungkan secara paralel ke satu rel tegangan keluaran. Artinya:
- Konverter menghasilkan satu rel 5 volt
- Dari rel ini, jalur bercabang ke port 1 dan port 2
Di titik cabang tersebut, Hukum Kirchhoff Arus berlaku:
- I_total = I1 + I2
Penjelasannya:
- I_total adalah arus yang keluar dari konverter
- I1 adalah arus yang diambil perangkat pertama
- I2 adalah arus yang diambil perangkat kedua
Selama konverter dan BMS dirancang untuk menahan I_total dengan aman, dua perangkat bisa diisi bersamaan.
Prinsip yang sama juga dipakai di sistem penyimpanan energi yang menyuplai beberapa beban lewat satu rangkaian konverter.
Peran Hukum Kirchhoff Tegangan di Keluaran Power Bank
Karena port tersusun paralel ke rel 5 volt, maka:
- Tegangan di port 1 kurang lebih sama dengan tegangan di port 2
- Keduanya sama sama terhubung ke rel keluaran yang sama
Jika kamu gambar satu loop:
- baterai → konverter → port → kabel → perangkat → kembali ke ground
Maka menurut Hukum Kirchhoff Tegangan:
- Tegangan yang dinaikkan oleh konverter = penurunan tegangan di rangkaian, kabel, dan masuk ke perangkat
Selama penurunan tegangan di kabel dan proteksi tidak besar, perangkat tetap menerima tegangan di kisaran yang ditentukan (misalnya sekitar 5 volt).
Di tahap perancangan, hal ini dianalisis agar:
- Tegangan ke perangkat tidak turun terlalu banyak saat arus besar
- Masih berada dalam standar agar perangkat aman dan bisa mengisi dengan normal
Kenapa Arus ke Tiap Perangkat Bisa Berbeda?
Saat kamu colok:
- Satu ponsel yang sedang mengisi dengan cepat
- Satu perangkat kecil seperti earbud
Arus yang mengalir ke masing masing port tidak harus sama.
1. Setiap perangkat punya pengatur arus sendiri
Di dalam ponsel ada sirkuit pengisian baterai yang “memutuskan” seberapa besar arus diambil dari sumber, berdasarkan:
- Kondisi baterai
- Suhu
- Profil pengisian yang didukung
Perangkat kecil seperti earbud biasanya mengambil arus jauh lebih kecil.
2. Ada proses “negosiasi” pengisian
Untuk fast charging, power bank dan perangkat melakukan komunikasi dulu:
- Menentukan profil tegangan dan arus yang disepakati
- Menentukan batas maksimal yang boleh diambil
Karena itu, ketika dua perangkat berbeda colok ke power bank, hasilnya bisa:
- Satu perangkat mengisi cepat
- Satu lagi mengisi pelan
Walaupun keduanya tersambung ke sumber tegangan yang sama.
3. Tetap taat KCL
Contoh sederhana:
- Ponsel mengambil arus 1,5 ampere
- Earbud mengambil arus 0,3 ampere
Maka arus total yang harus disuplai konverter adalah:
- I_total = 1,5 + 0,3 = 1,8 ampere
BMS akan memantau nilai ini. Jika mendekati atau melampaui batas aman, sistem bisa:
- Mengurangi arus
- Menurunkan mode pengisian menjadi lebih lambat
- Dalam kondisi ekstrem, memutus pengisian demi keamanan
Saat Semua Port Dipakai Maksimal
Sering kamu lihat spesifikasi seperti:
- Total output 30 watt
- Port A maksimal 18 watt
- Port B maksimal 18 watt
Ini bukan berarti dua port selalu bisa 18 watt bersamaan. Biasanya, ada batas total yang dijaga oleh rangkaian kontrol.
Artinya:
- Jika hanya satu port yang dipakai, port tersebut bisa dapat daya maksimal
- Jika dua port dipakai, sistem akan membagi daya sehingga total tetap di bawah batas aman
Di belakang layar:
- Arus di tiap port dipantau
- Jumlah arus semua port tidak boleh melebihi kemampuan konverter dan baterai
Di titik node keluaran, tetap berlaku:
- I_total = I1 + I2 (+ port lain kalau ada)
Bedanya, BMS dan rangkaian kontrol akan mengatur agar I_total tidak melebihi kapasitas.
Menyatukan Teori dan Praktik
Sekarang kita bisa rangkum:
- Hukum Kirchhoff Arus
Menjelaskan mengapa satu sumber baterai dengan satu konverter bisa menyuplai dua perangkat: arus total yang keluar terbagi ke beberapa cabang port, dan jumlahnya harus seimbang. - Hukum Kirchhoff Tegangan
Menjelaskan bagaimana tegangan di loop rangkaian diatur sehingga perangkat tetap menerima tegangan sesuai standar, meskipun melewati berbagai komponen dan kabel. - Desain elektronik modern
Menambahkan:- Konverter DC ke DC yang efisien
- BMS yang memantau dan melindungi baterai
- Rangkaian distribusi multi port yang mengatur pembagian daya
Kombinasi teori rangkaian klasik dan rekayasa modern inilah yang membuat pengalaman sederhana “colok dua kabel ke satu power bank” bisa berjalan aman dan nyaman.
Daftar Referensi
Kamu bisa tulis daftar referensi di WordPress seperti ini:
- Antonio, J. D. P., dkk. 2022. “Design of a Portable AC and DC Power Bank Using 32650 Lifepo4 Battery Pack.” IRE Journals, 6(1).
- Yildirim, B., dkk. 2025. “Modular Multi Port Converter Based Battery Energy Storage System with Integrated Battery Management Functions.” Energies, 18(12).
- Suganya, R., dkk. 2024. “Understanding Lithium Ion Battery Management Systems in Electric Vehicles.” Journal of Energy Storage.
- Nasajpour Esfahani, N., dkk. 2024. “Comprehensive Review of Lithium Ion Battery Materials and Systems.” Renewable and Sustainable Energy Reviews.
- Rahman, M. 2025. “Kirchhoff’s Laws: Current and Voltage Rules in Electric Circuits.” ResearchGate preprint.