Análisis de carga y descarga de un power bank con Quick Charge 3.0

La carga rápida Quick Charge es una tecnología desarrollado por la empresa Qualcomm con el fin de superar las limitaciones existentes de los cables USB para así poder cargar cualquier dispositivo móvil de forma más rápida.

El problema yace en ¿cómo podemos transmitir más potencia al dispositivo? La respuesta puede parecer simple, aumentar la corriente que se le suministra al dispositivo. Sin embargo, los cables USB soportan una cantidad limitada de corriente antes de quemarse, por lo que nuestra capacidad de carga vendría limitada por esa corriente.

Para solucionar este problema, Quick Charge eleva la tensión USB de los 5V tradicionales del puerto USB llegando incluso hasta los 12V, de esta forma se consigue transmitir más potencia con la misma corriente USB. (Recordamos: potencia = tensión x corriente).

El objetivo de este análisis es estudiar las ventajas y desventajas de esta tecnología durante el proceso de carga del power bank utilizando la carga rápida QC3.0 y la carga estándar a 5V.

Para la realización de estas pruebas, el fabricante RAVPower nos ha cedido su power bank de 20100 mAh y se ha dispuesto del equipo necesario para analizar y medir la potencia suministrada al power bank durante todo el proceso de carga.

Equipo proceso de carga power bank RAVPower
Equipamiento necesario para analizar proceso de carga del power bank RAVPower

El modelo RAVPower de 20100 mAh es un power bank con la última tecnología de carga que incorpora Quick Charge 3.0 tanto en el puerto de entrada (micro USB) como de salida (USB) y un puerto USB tipo C, que puede ser usado como entrada o salida (bidireccional). Además, dispone de otra salida USB con carga inteligente iSmart.

A continuación, se describen los procesos de carga (estándar y con Quick Charge 3.0) teniendo en cuenta que previamente se ha procedido a la descarga completa del power bank para la realización de dichas pruebas.

Análisis de carga del Power Bank

Carga con Quick Charge 3.0

Para cargar el power bank con carga rápida es necesario utilizar un cargador USB QC3.0 compatible, en nuestro caso, hemos usado este cargador de 30W QC3.0 de RAVPower al que conectaremos en su puerto verde para iniciar el proceso de carga.

cargador ravpower quick charge 3.0
Utilizaremos el puerto verde de carga rápida QC3.0.

Protocolo de carga Quick Charge 3.0

A diferencia de los procesos de carga normales (a 5V) donde en los puertos USB las líneas de datos D+ y D- no son necesarias, en los procesos de carga con QC3.0 se usan para controlar las tensiones del puerto USB.

​Por ello, mediante el uso de las líneas de datos el cargador y el power bank se comunican para establecer la tensión adecuada de carga en el puerto USB. Dicha tensión estará condicionada por el power bank, su temperatura, su nivel de carga, etc.

A continuación, se detallan los distintos niveles de tensión disponibles en el protocolo de carga QC 3.0:

Protocolos de tensión Quick Charge 3.0
Protocolos de tensión Quick Charge 3.0

Como se aprecia en la tabla, existen hasta 3 niveles de tensión: 5V (estándar), 9V y 12V, además de un modo “Continuo” donde el power bank puede especificar la tensión de carga a intervalos de 200mV.

Tras establecer la tensión USB, comienza a cargar nuestro power bank:

Gráfica proceso de carga rápida power bank
Gráfica proceso de carga rápida QC3.0 en power bank RAVPower

El gráfico anterior representa el proceso de carga del modelo RAVPower de 20100 mAh. Se puede apreciar como el power bank establece la tensión USB en torno a 7,2V al comienzo de la carga y una corriente USB de 2,4A aproximadamente.

Mencionar que para esta tensión de trabajo (7,2V) las especificaciones del cargador limitan la corriente de salida hasta 2A máximo para tensiones entre 6,5V-9V.

En la fase final de carga, la tensión USB sube hasta los 7,6V aprox. y la corriente empieza a caer gradualmente conforme se va acercando al 100% de carga.

Carga a 5V

Con el mismo cargador pero utilizando el otro puerto USB de carga estándar, procedemos a realizar la recarga del power bank (previo a su descarga completa).

Gráfico proceso carga a 5V del power bank
Gráfico proceso de carga a 5V del power bank RAVPower

Conclusiones y comparativa de los procesos de carga

Una vez realizada los dos tipos de carga posible en el power bank de RAVPower analizamos los resultados obtenidos:

Carga rápida QC3.0 Carga estándar 5V
Tiempo de carga 5h 38 min 11h 35 min
Energía teórica del powerbank (Wh) 74,3 Wh 74,3 Wh
Energía total suministrada (Wh) 81,5 Wh 85,5 Wh
Eficiencia de carga del power bank 74,3 Wh/81,5 Wh = 91,16% 74,3 Wh/85,5 Wh=86,9%
Potencia Máxima Instantánea (W) 17,63W (18W máx QC3.0) 7,86W
Corriente Máxima Instantánea (A) 2,45A 1,60A
Temperatura Máxima Alcanzada (ºC) 41ºC 42,4ºC

Eficiencia

En primer lugar, destaca el hecho de que para un power bank con una batería de 74,3Wh haya sido necesario suministrar más energía de la que puede almacenar ¿esto a qué se debe?

La respuesta es simple, durante el proceso de carga, parte de la energía que se le suministra al power bank se pierde (o disipa) en forma de calor. Esto es debido a que internamente el power bank posee unos circuitos que realizan diversas tareas, desde la protección del power bank frente a corto circuitos y sobre voltajes como al propio control de carga de las baterías de litio en su interior.

Cuanto más eficiente es un power bank, menos energía perderá en forma de calor y eso no solo se ve reflejado en el consumo sino también en la temperatura que alcanza el power bank durante su uso.

Dicha eficiencia no solo depende del tipo de carga, sino que también difiere si es un proceso de descarga dado que los circuitos empleados para la carga y descarga no son los mismos.

Circuito electrónico power bank

Es por ello, que se tiende a pensar que un power bank de estas capacidades será capaz de cargar un móvil de 2500 mah de capacidad un total de 8 veces (8×2500 mAh = 20000 mAh) al 100% de carga.

Lo cual no es del todo cierto, dado que, durante el proceso de carga, parte de la energía que tiene almacenada el power bank se disipará en forma de calor en los circuitos internos del mismo así como en los del propio móvil y el cable que les une.

​Además, la eficiencia obtenida durante el proceso de carga QC3.0 es superior al proceso normal, lo cual se aprecia no solo en los tiempos de carga sino también en las temperaturas, aunque la variación no es considerable.

En general, el power bank con el proceso de carga QC3.0 es muy eficiente, bastante rápido y además las temperaturas alcanzadas son bastante aceptables.

Tiempo de carga

En segundo lugar, destaca los tiempos de carga para cada proceso, siendo el proceso de carga con QC3.0 hasta 2,05 veces más rápido que con un proceso de carga normal, lo cual es apreciable si miramos las potencias suministradas a través del cable USB, llegando a ser 2,24 veces mayor en el caso del proceso de carga QC3.0.

Análisis de descarga del Power Bank (carga de un dispositivo)

A continuación, vamos a realizar las pruebas de descarga del power bank de RAVPower recargando un dispositivo.

Se estudiará la carga del dispositivo utilizando la carga rápida Quick Charge 3.0 como la carga estándar a 5V y analizaremos los resultados obtenidos con cada tipo de carga.

Para ello, se va a recargar el power bank Tqka de 10000 mAh que admite carga rápida QC 3.0 en su puerto de entrada.

Intuitivamente se tiende a pensar que un powerbank como el RAVPower de 20100 mAh será capaz de cargar un dispositivo de 10000 mAh al menos 2 veces. Sin embargo, las pruebas mostradas a continuación demostrarán que esto no es del todo cierto, debido a que se pierde energía durante el proceso de descarga, tanto en el propio power bank (RAVPower) como en el dispositivo receptor (Tqka).

Descarga con Quick Charge 3.0

Se ha realizado una primera carga completa con Quick Charge 3.0 del dispositivo Tqka que tiene una batería de 37Wh (10000mAh x 3,7V). Posteriormente, se volverá a recargar por segunda vez este dispositivo para demostrar que no se cargará al 100% con la energía restante que le quedara al power bank RAVPower tras la primera carga realizada.

Gráfica proceso de carga completa en dispositivo Tqka 10000mAh con Quick Charge 3.0
Gráfica proceso de carga completa en dispositivo Tqka 10000mAh con Quick Charge 3.0

Como se puede apreciar en los resultados de la tabla, para cargar nuestro dispositivo Tqka al 100% con Quick Charge 3.0 se ha necesitado que el power bank de RAVPower suministre un total 51,32Wh.

Como vemos es más energía suministrada de la que el dispositivo necesitaba (51,32Wh-37Wh). Esta energía “sobrante” de 14,32Wh corresponde a la energía perdida durante el proceso de descarga del power bank.

​Tras la primera carga completa del dispositivo Tqka, procedemos a realizar una segunda carga con la energía restante del power bank.

1º Carga del dispositivo 2º Carga del dispositivo
Tiempo de carga 4h 15min 0h 55,33min
Energía teórica del powerbank (Wh) 74,3Wh 23Wh
Energía teórica del dispositivo (Wh) 37Wh 37Wh
Energía Total suministrada (Wh) 51,32Wh 5,09Wh
Eficiencia del proceso de descarga 37Wh/51,32Wh = 72,09%
Eficiencia de descarga del power bank (51,32+5,09)Wh/74,3Wh = 75,92%
Potencia Máxima Instantánea (W) 14,37W (18W máx QC3.0) 5,25W
Corriente Máxima Instantánea (A) 1,7A 1,13A
%Carga realizada 100% 9,92%

Por otro lado, en la segunda carga del dispositivo Tqka, se puede apreciar como NO se alcanza el 100% de la carga, tal y como se había previsto. Únicamente conseguimos una carga del 9,92% en el dispositivo antes de que se agote la batería del power bank siendo la energía suministrada de 5,09Wh.

El power bank RAVPower de 20100 mAh podrá cargar el dispositivo Tqka de 10000 mAh con carga rápida aproximadamente 1,1 veces.*

Este número de cargas puede variar según el dispositivo de 10000 mAh conectado y lo eficiente que sea durante su recarga, pero se confirma que con un power bank de 20100 mAh no recargamos 2 veces completas un dispositivo de 10000 mAh. ​

Descarga a 5V

A continuación, repetiremos el proceso anteriormente descrito pero recargando el dispositivo Tqka con el puerto USB estándar a 5V:

Gráfica proceso de carga completa en dispositivo Tqka 10000mAh a 5V
Gráfica proceso de carga completa en dispositivo Tqka 10000mAh a 5V

Tras la primera carga, observamos en la tabla, que para una carga completa del dispositivo el power bank ha requerido mucho más tiempo que con Quick Charge 3.0 pero también ha sido más eficiente el proceso de carga (menores pérdidas).

Esto también implica que el dispositivo se ha podido cargar más (15,43%)  en la segunda carga antes de agotarse la batería del power bank.

  1º Carga del dispositivo 2º Carga del dispositivo
Tiempo de carga 7h 48min 0h 59min
Energía teórica del powerbank (Wh) 74,3Wh 28,85Wh
Energía teórica del dispositivo (Wh) 37Wh 37Wh
Energía Total suministrada (Wh) 47,45Wh 7,32Wh
Eficiencia del proceso de descarga 37Wh/47,45Wh = 77,97%
Potencia Máxima Instantánea (W) 7,94W 7,13W
Corriente Máxima Instantánea (A) 1,65A 1,52A
%Carga realizada 100% 15,43%

El power bank de RAVPower de 20100 mAh cargará el dispositivo Tqka de 10000 mAh con carga estándar aproximadamente 1,15 veces.*

Igualmente, el número de cargas variará según el dispositivo conectado. También se confirma que con la carga estándar a 5V recargaremos más veces un dispositivo que con la carga rápida.

Conclusiones y comparativa de los procesos de descarga

Una vez analizada la carga con Quick Charge y carga de 5V vamos a comparar los resultados obtenidos en una carga completa del dispositivo:

  Carga del dispositivo con QC3.0 Carga del dispositivo a 5V
Tiempo de carga 4h 15min 7h 48min
Energía teórica del powerbank (Wh) 74,3Wh 23Wh
Energía teórica del dispositivo (Wh) 37Wh 37Wh
Energía Total suministrada (Wh) 51,32Wh 47,45Wh
Eficiencia del proceso de descarga 37Wh/51,32Wh = 72,09% 37Wh/47,45Wh = 77,97%
Potencia Máxima Instantánea (W) 14,37W (18W máx QC3.0) 7,94W
Corriente Máxima Instantánea (A) 1,7A 1,65A
%Carga realizada 100% 100%

Como conclusión de los resultados obtenidos en las múltiples pruebas realizadas se justifica que la carga normal es un 5,88% más eficiente que la carga rápida QC 3.0, lo cual se traduce en un mayor porcentaje de carga (hasta un 5,52% más) en una segunda carga del dispositivo.

Sin embargo, como era de esperarse los tiempos de carga son significativamente superiores en el proceso de descarga normal, siendo la carga rápida 1,83 veces más rápida que la carga normal.

En definitiva, podemos resumir este análisis en:

Utilizar un power bank con carga rápida para recargar un dispositivo implica una recarga en menos tiempo, pero a costa de tener un menor número de cargas en el power bank debido a un mayor número de pérdidas durante el proceso de carga del dispositivo que con la carga estándar a 5V.

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Comentarios

el más reciente el más antiguo el más votado
Rafa

Por fin una web que haga análisis de verdad y no comparativas de las opiniones de clientes de Amazon

Eloim Campos S.-

Estimado, me pareció excelente su análisis de carga y descarga .Felicitaciones.