Comprensión del error en la medición de potencia de entrada / salida de un convertidor DC-DC [cerrado]

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No soy un experto en electrónica, pero solo tengo conocimientos básicos de electrónica y electricidad.

Dicho esto, encontré este video en YouTube de un convertidor de CC a CC que aparentemente muestra más potencia que sale de la salida que la entrada y me gustaría poder entender cómo esto es posible, o si Es incluso una posibilidad, una estafa o simplemente un error.

Según mi entendimiento, no puede obtener más energía de la que ingresa en un sistema debido a la ley de conservación de la energía, a menos que, por supuesto, esté extrayendo algún tipo de energía atmosférica desde fuera del sistema, lo que no sea demasiado difícil de creer, ya que la Tierra puede considerarse un condensador gigante con la tierra como negativa y la ionosfera positiva. Solo piensa en un rayo.

De todos modos, este tipo deja muy claro dónde están ubicadas todas las conexiones y se muestra debajo de la mesa para mostrar que no hay nada oculto ni nada de eso, y que no esconde cosas.

No hay mucho en el circuito, ya que parece bastante simple, es solo un convertidor de CC a CC que se devuelve a sí mismo. Tiene 4 metros, 2 metros de corriente de lectura de lectura y voltaje, y 2 metros de lectura de corriente de salida y tensión.

Menciona que es un convertidor de CC a CC y se parece a un convertidor de CC a CC. También dice que no tiene una conexión en la salida negativa a la entrada negativa porque ya están conectadas internamente, por lo que no hay necesidad de otra conexión que sea la misma.

Sin embargo, la salida positiva está conectada a la entrada positiva con un medidor entre la corriente de lectura yendo desde la salida hasta la entrada de la fuente de alimentación.

Esta corriente es anormalmente alta y no puedo entender cómo o por qué puede ser tan alta.

Quiero decir que estamos hablando de solo .057A de corriente que ingresa al convertidor de CC a CC, con casi un amperio que vuelve a salir mientras que los voltajes son casi idénticos.

Esto no tiene ningún sentido para mí y me gustaría escuchar una buena razón por la que esto debería ocurrir y por qué los medidores de este tipo tienen una eficiencia superior al 1000%.

También menciona que se aseguró de que todos los 4 metros funcionaran correctamente probando con una resistencia y asegurándose de que todos coincidieran con los cálculos de la ley de ohmios simples y que todos estuvieran funcionando correctamente y no hubo ningún problema con ellos.

También usó medidores analógicos en lugar de medidores digitales, asumo que para eliminar los picos de voltaje de los campos magnéticos que se colapsan, lo que posiblemente podría sesgar las lecturas del medidor.

El problema es que no tengo mucho conocimiento de cómo funcionan los convertidores de CC a CC, pero entiendo que algunos de ellos no usan campos magnéticos que se colapsan o aumentan los transformadores, pero algunos de ellos solo usan condensadores y diodos conectando y desconectando capacitores en serie y en paralelo para aumentar la tensión. Corrígeme si me equivoco en eso.

¿Por qué estoy viendo esto? Me imagino que si construyo el circuito en un intento de replicarlo lo más probable es que vea la misma cosa, pero si lo hiciera, lo que realmente me gustaría saber es ¿por qué la corriente de salida es tan grande?

Busco una buena explicación de cuál podría ser la causa de eso y si ha habido algún otro ejemplo de estos resultados y, si es así, por qué y cómo.

No estoy seguro de si puedes incluir enlaces a videos de YouTube, pero aquí está el enlace que va a ese video en particular:

enlace

    
pregunta Marc Striebeck

4 respuestas

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He construido varios convertidores DC-DC de "energía libre", como este tipo;)

Siempre es halagador obtener un 105% cuando aspiras al 90% ... Enciende una vela a Murphy y ... una vez que se resolvieron los errores de medición, las cosas volvieron a la normalidad.

Aquí es cómo fallar en la medición de la potencia con multímetros:

  • Los multímetros miden promedio de voltaje y corriente
  • Sin embargo, el poder es instantáneo \ $ v \ times i \ $
  • Tienes una ondulación en el voltaje y la corriente

Para una medición de eficiencia, podemos promediar la potencia en un intervalo de tiempo T:

\ $ P_ {avg} = \ frac {1} {T} \ int_ {0} ^ {T} vi \, dt \ $

Como sin duda sabrá, si v y i son constantes (es decir, DC), entonces:

\ $ \ int vi = \ int v \ int i \ $

Esto es lo que asume el chico del video. Sin embargo, si v y i tienen rizo, esto ya no se cumple.

Esto es lo mismo que la potencia aparente en comparación con la potencia RMS en el ámbito de CA. Cuando el voltaje y la corriente no están perfectamente en fase, debe tener en cuenta \ $ cos \ phi \ $. Y si su onda sinusoidal se parece a un fideo epiléptico en el crack porque los armónicos barren \ $ cos \ phi \ $ debajo de la alfombra y usan un analizador decente ...

Por la misma razón, cuando tiene voltajes y corrientes de "CC" con una ondulación de CA no despreciable en la parte superior, sus multímetros proporcionarán un voltaje promedio y una lectura de corriente perfectamente válidos, pero el producto proporcionará una potencia completamente falsa. .

Consideremos un LDO de 5 V con una corriente de salida máxima de 1 amperio y una protección decente. Conectemos la salida de este LDO a un MOSFET grande y gordo que lo corta con un ciclo de trabajo del 50%.

Cuando el MOSFET está ENCENDIDO, el voltaje de salida es de 0 V, la corriente de cortocircuito es de 1 amperio y la potencia de salida es de 0 V * 1A = 0W.

Cuando el MOSFET está apagado, el voltaje de salida es 5V, la corriente es 0A y la potencia también es 0W.

Los multímetros leerían una corriente de salida y voltaje promedio de 0.5A y 2.5V, ya que nuestro MOSFET corta la salida el 50% del tiempo.

Por lo tanto, 0W = 0.5A * 2.5V = 1.25W

Repetiré: Incluso un medidor analógico que sea insensible a los picos y al ruido de RF no hará que \ $ \ int vi \ $ sea igual a \ $ \ int v \ int i \ $ si v y i tienen rizo .

También puedes hacer cosas bastante ingeniosas con ámbitos. He visto a un tipo obtener una eficiencia del 200% porque la frecuencia de muestreo del alcance fue demasiado baja. Con aproximadamente una muestra por período de la señal para analizar ... su precisión no es tan buena.

Lo gracioso fue que ese tipo estaba en "overunity" bull **** así que cuando le sugerí que estableciera un poco su alcance para tomar más muestras (lo que resultó en mediciones correctas, es decir, menos del 100% de eficiencia), se fue en un ataque de siseo y sopló su camiseta ...

    
respondido por el peufeu
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El error es obvio: el idiota que hizo el video tiene el "amperímetro de salida" conectado directamente entre la entrada V + y la salida V +, que es una medida completamente sin sentido, y no tiene nada que ver con la potencia de salida real.

Si, en cambio, el amperímetro estuviera conectado en serie con una carga real conectada a través de la salida del convertidor, obtendría una medición de potencia de salida real, que luego podría comparar con la medición de potencia de entrada (que sería mucho más alta). por supuesto).

Podrías preguntar, ¿de dónde viene el 0.7A? Para responder a eso, tenemos que hacer algunas conjeturas sobre qué tipo de convertidor de CC a CC es exactamente. La respuesta más obvia para mí es que es un convertidor Buck con rectificación síncrona, algo como esto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Lo que está sucediendo aquí es que el amperímetro falso está aplicando efectivamente el voltaje de entrada a la salida del convertidor, lo que rompe completamente la forma en que el convertidor desea operar.

Como resultado de intentar regular el voltaje de salida, el controlador que se encuentra dentro del convertidor pulsa el transistor inferior (M2) con un ciclo de servicio muy corto. Esto hace que el inductor se "cargue" con la corriente en la dirección incorrecta , es decir, en la dirección de las flechas rojas.

La energía almacenada en el inductor debe ir a algún lugar cuando M2 se apaga. El único lugar al que puede ir es a través del diodo del cuerpo del transistor superior (D1) y el amperímetro, que completa el circuito.

Tenga en cuenta que el amperímetro de entrada AM1 solo mide la corriente cuando M2 está encendido, y durante ese breve intervalo, la corriente es la misma que la corriente en AM2. Pero el ciclo de trabajo bajo significa que la corriente promedio que ve AM1 es el 37 mA que muestra el video.

Si asumimos que AM2 tiene 1 Ω de resistencia en la escala seleccionada, entonces está disipando alrededor de 0.7A 2 × 1Ω = 0.49W, que está cerca de la potencia de entrada que se muestra en el video . ¡No hay efecto de "sobreexplotación" en absoluto!

    
respondido por el Dave Tweed
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Los medidores son imperfectos y pueden ser engañados. Es totalmente posible que un medidor le muestre valores de voltaje y corriente falsamente altos en ciertas situaciones, por lo que incluso si el tipo no lo está defraudando intencionalmente, simplemente está haciendo un mal uso de su equipo de prueba. Suponiendo que el video no es una estafa absoluta, lo que podría estar sucediendo es que los números en el medidor representan picos en la corriente, y la corriente de promedio es mucho menor. En pocas palabras, no puede obtener más poder del que ingresa.

    
respondido por el Matt24
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No dudo que verías los mismos resultados si configuras la misma prueba. Sin embargo, la falla es que la medición de corriente de 'salida' también es parte de la corriente de entrada.

Este es un esquema simplificado del circuito. I1 es ~ 40mA, e I2 es ~ 690mA. Pero I2 se retroalimenta en la entrada DESPUÉS de la medición de corriente de 'entrada'. I1 no es la corriente en el regulador. Es I1 + I2 = ~ 730mA. La eficiencia en realidad es de aproximadamente 690/730 = ~ 95% (no es 1800%, pero aún así no está mal).

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El dispositivo es un convertidor de refuerzo y puede ver que el voltaje de salida es 30 mA más alto que la entrada. Ajustó el voltaje de salida ligeramente por encima del voltaje de entrada para forzar la corriente de regreso a la entrada.

Es divertido desbaratar cosas como esta, pero es una lástima que la gente (y las empresas) intenten convencer cada vez más a la gente de que la unidad es posible.

    
respondido por el AngeloQ

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