Стабилизатор напряжения для ксенона

Блок розжига. Небольшой технический ликбез

В этой статье мы расскажем о принципах работы блоков розжига ксенона и происходящих внутри них рабочих и защитных процессов. Не имеет значения как внешне выглядит блок ксенона или какая схема в нем используется, в любом балласте обязательно происходит 3 основных процесса: розжиг лампы, поддержание работы лампы, контроль полноты электрической цепи.

Мы не приводим здесь принципиальную схему, потому что каждый производитель разрабатывает собственный алгоритм работы и схема, нарисованная для одного блока, окажется некорректной для другого. Куда важнее понимать какие процессы обеспечиваются этой схемой и как они должны происходить.

Процесс розжига лампы ксенона

Классическая схема получения высокого напряжения — при помощи разрядника. С низковольтной части схемы подаётся напряжение на высоковольтную – десятки или сотни вольт и происходит постепенное накопление напряжения. От цикла к циклу на устройстве возникает напряжение, которое пробивает разрядник.

Количество циклов, необходимых для накопления напряжения у всех блоков разное и зависит от разработчика. И так, по достижении необходимого напряжения происходит пробой, и устройство накопления напряжения разряжается во внешнюю цепь, а точнее на лампу.

Величина напряжения розжига лампы всегда указано на блоке рядом с восклицательным знаком 23КВольта, хотя, по правде говоря, значение весьма условное. При проведении точных замеров этот показатель варьируется от 20 до 30 КВольт.

Ксеноновая лампа — это газоразрядный прибор, схожая с лампами дневного света, к которым мы привыкли в повседневной жизни. С той разницей, что для пробоя инертного ксенона требуется высокое напряжение, а в обычных лампах пробой газовой смеси происходит за счёт накала электродов и электронной эмиссии.

Процесс поддержания работы ксеноновой лампы

В этом процессе блок розжига обязан поддерживать напряжение в 80 вольт для бесперебойной работы ксеноновой лампы. Все производители придерживаются этой величины. Однако, нужно понимать, что это усредненная величина, поскольку если изобразить на графике переменный ток, подающийся на лампу то получится не привычная нам синусоида, а меандр – как бы синусоида с урезанными верхушками. Такой ток легче получить в блоке, но при измерении на сетевых приборах отградуированных на обычный переменный ток мы видим, так называемую, эффективную величину или среднеквадратическую.

Главное, что нужно знать о работе блока розжига лампы – это то, что в начале каждого цикла работы на лампу подаётся высокое напряжение: от 20 до 30 КВольт. То есть, фактически, блок розжига лампы, а точнее его высоковольтная часть, для человека является ни чем иным как электрошокером. Здесь мы плавно подошли к третьему, тоже немаловажному процессу, протекающему в блоке – контроль полноты электрической цепи и обеспечение безопасности ксенона.

Процесс контроля полноты электрической цепи

При отключении лампы игнитор не должен запуститься, а блок должен отключить электрическую цепь лампы. Зачем мы это делаем? Элементарно, тоже самое может произойти при разбитии лампы, при повреждении проводки и т.д. Во всех случаях блок должен отреагировать одинаково: нет лампы — нет подачи напряжения на цепь.

Если случайно вынуть лампу во время работы ксенона — энергии искры не должно хватить чтобы нанести вред человеку, а блок должен распознать ситуацию и ни в коем случае не предпринять попытку повторного розжига лампы.

Перезапуск лампы после падения напряжения в бортовой сети — это тоже одна из интересных характеристик работы блока. Блоки некоторых производителей запрограммированы самостоятельно перезапускать лампу после временного падения напряжения. Но как оценить этот параметр? Если есть, значит хорошо, а если нет — плохо? Конечно, это ненаучно.

Для оценки перезапуска мы вводим еще одну величину — гистерезис. Фактически это разница между величинами тока отключения блока и тока включения. К примеру, если бы у блока был нулевой гистерезис? Как блоку себя вести в таком случае? Отключился-включился и так до бесконечности. Следовательно, эту величину хотелось бы видеть побольше, в разумных пределах. Чем больше величина гистерезиса, тем точнее можно задать момент включения и выключения лампы.

Однако нужно понимать, что этот алгоритм работает только при падении напряжения в бортовой сети автомобиля, например при запуске двигателя. При срыве дуги в лампе процессор блока воспримет такую неполадку как выход из строя лампы и заблокирует цепь.

От чего же еще должна защищать эта функция? Да от нас с вами! В блоке могут быть предусмотрены схемы защиты от перемены полярности (как говорят установщики — переполюсовки) и от высокого напряжения, например при установке на грузовые автомобили с напряжением сети 24Вольта.

Источник



Стабилизатор напряжения для ксенона

Ксеноновые лампы головного света из-за особенностей конструкции не могут прямо подключаться к бортовой электросети автомобиля. Для их работы нужно специальное устройство — блок розжига ксенона. Все о данных блоках, их типах, конструкции и работе, а также о верном выборе и установке читайте в статье.

Что такое блок розжига ксенона?

Блок розжига ксенона (балласт, электронный пускорегулирующий аппарат, ЭПРА) — компонент электрической бортовой сети транспортных средств; электронное устройство для запуска и поддержки работы газоразрядных ксеноновых дуговых ламп головного света.

Ксеноновые лампы — это газоразрядные источники света, в которых поток света формируется горящим в атмосфере ксенона электродуговым разрядом. Основная проблема данного типа ламп заключается в том, что для первоначального розжига дуги необходим импульс (или серия импульсов) тока с высоким напряжением — порядка 23-30 тысяч вольт (кВ), а для дальнейшего поддержания стабильного горения дуги нужно напряжение 80 В. Понятно, что от 12 и 24-вольтовой бортовой сети питать ксеноновую лампу нельзя — для этой цели и используются ЭПРА или блоки розжига ксенона.

На ксеноновый блок розжига возложено три основных функции:

• Розжиг электрической дуги ксеноновой лампы (запуск ламп) — преобразование постоянного тока низкого напряжения (12 или 24 В) в переменный или импульсный ток высокого напряжения (в две ступени — сначала до 500 В, затем до 23-30 кВ);
• Поддержка стабильной дуги (обеспечение работы ламп в течение всего времени использования головного света) — ограничение тока до необходимого напряжения (80 В);
• Общий контроль и управление ксеноновой лампой и всей электрической цепью ламп головного света.

То есть, ЭПРА обеспечивает возможность нормальной эксплуатации ксеноновых ламп на обычных транспортных средствах с низковольтной бортовой цепью. Блок розжига является ключевой деталью ксенонового головного света, поэтому при его установке в первую очередь следует позаботиться именно о выборе ЭПРА. Также с вопросом выбора блока приходится сталкиваться при его неисправности. Чтобы сделать верную покупку, следует сначала разобраться в конструкции и особенностях данных электронных устройств.

Типы, конструкция и характеристики блоков розжига ксенона

Схема подключения блока розжига в монобловном исполнении (по одному на лампу)

Все современные ксеноновые блоки розжига строятся на одинаковых принципах, в них выделяются два контура:

• Низковольтный — его основной является балласт, здесь действующие напряжения не превышают 80 В при работе лампы и до 500 В при розжиге;
• Высоковольтный — его основной является собственно блок розжига, который часто называется стартером или игнитором, здесь действующие напряжения достигают 23-30 кВ в момент розжига.

Весь ксеноновый ЭПРА, по сути, является высоковольтным преобразователем напряжения, который обеспечивает повышение напряжения 12 или 24 В сначала примерно до 500 В, а затем до 23-30 кВ. Основу низковольтного контура этого преобразователя составляет задающий генератор на основе микросхемы, преобразующий низкое постоянное напряжение в переменное, которое затем повышается транзисторным усилителем и высоковольтным трансформатором — в результате на конденсаторе, на который нагружен трансформатор, действует переменное напряжение порядка 500 В. Далее это напряжение подается на высоковольтный контур, который так же состоит из высокочастотного трансформатора (катушки) и конденсатора — здесь напряжение вновь повышается, достигая необходимого для розжига лампы значения 23-30 кВ.

В низковольтном контуре располагается и схема управления питанием ламп, которая начинает работать после розжига, фактически отключая высоковольтный контур. Здесь же могут предусматриваться системы защиты от коротких замыканий, перемены полярности подключения ламп, неправильной диагностики и т.д. Данные системы приводят к отключению всего блока в случае возникновения различных неисправностей или несанкционированного доступа в высоковольтный контур — это предотвращает более сложные проблемы и поражение человека током высокого напряжения.

Работает блок розжига ксенона следующим образом. При включении головного света на блок подается напряжение от бортовой сети — оно преобразуется и повышается до 500 В в балласте, накапливаясь в конденсаторе. Далее ток подается на игнитор, где повышается до 30 кВ — именно этим напряжением питаются ксеноновые лампы, в которых в течение 3-5 секунд происходит розжиг дуги. После розжига необходимость в высоком напряжении отпадает, и балласт переходит в режим поддержки дуги — он отключает игнитор и понижает напряжение питания ламп до стандартных 80 В.

На практике возможны различные способы реализации описанных процессов, но в любом блоке розжига присутствуют генератор, транзисторный усилитель и несколько высоковольтных трансформаторов с конденсаторами высокой емкости.

Блок розжига ксенона с вынесенным игнитором и обманкой

При этом ксеноновые блоки розжига могут иметь различную компоновку и конструкцию:

• Моноблок;
• Раздельный блок.

В устройствах первого типа оба контура — низковольтный и высоковольтный — размещены в одном корпусе, из которого выходят кабели для подачи низкого напряжения и соединения с лампами. В устройствах второго типа контуры расположены в индивидуальных корпусах, низковольтная часть — в корпусе балласта, высоковольтная часть — в корпусе стартера/игнитора. При этом игнитор может выполняться как в виде отдельного блока, так и объединяться с разъемом (патроном) лампы. Разделение блоков значительно снижает электрические наводки и сокращает потери в высоковольтной части.

Отдельную категорию ксеноновых ЭПРА составляют блоки розжига с так называемыми «обманками». К данному типу относятся блоки, устанавливаемые не штатно на автомобили, в которых предусмотрена система самодиагностики цепей питания ламп головного света. При установке ксенона с обычным блоком данная система выдает ошибку, предупреждая о перегоревшей лампе, и, соответственно, не позволяет пользоваться фарами. Введение в схему «обманки» снимает эту проблему — она имитирует обычную лампу накаливания, которую система самодиагностики распознает пригодной для эксплуатации, и позволяет пользоваться светом.

Ксеноновые блоки розжига бывают штатными и нештатными, первые устанавливаются на автомобиль производителем, вторые используются для замены штатных ламп накаливания на ксенон. Блоки могут выполняться в корпусах различных типов, они обычно монтируются рядом с фарами для сокращения длины кабелей.

Верный выбор, замена и эксплуатация блока розжига ксенона

Выбор ксеноновых блоков розжига необходимо делать, исходя из типа ксеноновых фар головного света: если они установлены на автомобиль штатно, то следует выбирать блоки розжига в соответствии с рекомендациями автопроизводителя; если они установлен не штатно, то следует подбирать блок розжига в соответствии с особенностями автомобиля и ксеноновых ламп. Наиболее просто выбор делать для штатного ксенона — нужно брать ЭПРА того же типа и каталожного номера, что были установлены ранее. Замена здесь допустима, но далеко не всегда, и в каждом конкретном случае нужно учитывать характеристики ламп и особенности электросистемы автомобиля.

Блок розжига ксенона с вынесенным игнитором

Что касается нештатного блока розжига, то здесь дела обстоят несколько сложнее. В первую очередь, данный блок должен иметь необходимые для работы установленных ксеноновых ламп характеристики — напряжение низковольтного контура (стандартно — 80 В, но возможны и другие варианты) и напряжение высоковольтного контура (стандартно 23000 В, но возможны варианты вплоть до 30000 В). Все эти характеристики должны быть прописаны в документах на лампы.

Также нужно учитывать схему фар головного света — обычный ксенон или би-ксенон. Конструктивно ЭПРА для этих систем одинаковы, но имеют отличия в цепях питания и подключения ламп, поэтому они не взаимозаменяемы.

Выбор между моноблочным и раздельным вариантом следует делать, исходя из наличия места под установку блока и особенностей электросистемы автомобиля. Моноблочные устройства требуют монтажа только одного корпуса и требуют меньше места в фаре для разъема ламп, однако они могут создавать наводки и помехи, что будет отражаться на работе бортовой сети (например — помехами радиоприему или при работе аудиосистемы). Раздельные блоки требуют места для монтажа игнитора (стартера), однако они обеспечивают лучшую защиту от помех, а при необходимости игнитор можно заменить отдельно от балласта и наоборот.

Наконец, для автомобилей с системой диагностики цепей питания ламп головного света следует брать блоки розжига с «обманками» — в этом случае придется позаботиться о размещении дополнительного модуля небольшого размера, однако будет обеспечена нормальная работа фар.

При установке ксенона следует брать комплект из двух блоков розжига — по одному на каждую фару. Монтаж этих устройств обычно не доставляет проблем, так как все подключения выполняются через штатные разъемы. Главное — найти удобное место для размещения блока и аккуратно развести проводку.

Обратите внимание: в высоковольтном контуре ЭПРА ксеноновых ламп действуют токи высокого напряжения, поэтому при монтаже и испытаниях следует соблюдать правила техники безопасности!

При правильном выборе и монтаже блоков розжига ксеноновые фары будут надежно и эффективно работать, освещая путь автомобиля даже в самую темную ночь.

Источник

Подключаем ксенон своими руками. Варианты и схемы. Как выбрать.

Популярность ксеноновых газоразрядных лампочек для автомобилей обусловлена их лучшей эффективностью по сравнению с другими источниками освещения. Подключить ксенон возможно как в автосервисе, так и самостоятельно.

Как выбрать хороший комплект ксенона?

Подбор подходящего ксенонового источника освещения для машины должен опираться на два фактора: известность и надёжность фирмы-производителя и необходимую яркость ламп.

Из чего должен состоять комплект ксенона?

Комплектация газоразрядных лампочек для головного света или противотуманных фар включает в себя:

• источники освещения, рассчитанные на определенную мощность и обладающие конкретной маркировкой;
• устройство розжига;
• комплект проводов и элементов для подключения и фиксации ламп.

Блок розжига представляет собой модуль, предназначенный для подачи определенной величины напряжения, требующегося для активации, на световые источники. Более дорогие блоки обладают усложненной конструкцией, что позволяет им контролировать большее количество процессов. Если устройство высококачественное, оно сможет обеспечить длительную и бесперебойную работу световых элементов. Это обусловлено тем, что при розжиге ламп соблюдаются основные технические параметры в необходимом диапазоне.

Как подключить ксенон

Ксеноновые лампы для автомобильных фар работают по иному принципу, нежели обычные галогеновые. В них отсутствует нить накала. Свечение возникает не вследствие её нагрева, а за счёт горения электрической дуги. Для её возникновения необходимо изменить характеристики напряжения бортовой сети автомобиля, поэтому схема подключения ксенона предполагает внесение некоторых изменений в штатную проводку автомобиля.

Инертный газ, которым под высоким давление (около 25 АТМ) наполнена колба лампы, предотвращает выгорание её электродов. Благодаря чему срок службы осветительного прибора увеличивается до 3000 часов (против 600 часов у «галогенки»). Электрическая дуга также обеспечивает более высокую интенсивность светового потока, чем свечение нагретой спирали. В силу этих двух преимуществ некоторые автолюбители заинтересованы в замене ксеноновыми лампами обычных галогеновых.

Как выбрать ксеноновые лампы

Лампы выбираются по нескольким составляющим критериям.

HID-лампы выпускаются в соответствии со стандартами. Для замены «галогенок» H7, H11 или любых других необходимо приобретать изделия с такой же маркировкой.

В галогеновых лампах с цоколями H4, HB5, H13 для дальнего и ближнего света используются разные нити накаливания. Аналогичные им газоразрядные называются биксеноновыми. В них смена режимов работы происходит за счёт изменения положений колбы или отражающей шторки посредством электромагнитов.

По температуре свечения и потребляемой мощности

На ксеноновых лампах указывается так называемая цветовая или спектрофотометрическая температура (в градусах по Кельвину). По её значению можно заранее определить, насколько комфортной будет езда в тёмное время суток. При естественном дневном освещении значение цветовой температуры составляет от 6000К.

О том, как будет выглядеть свет фар с лампами различной цветовой температуры, можно составить впечатление по следующему изображению.

При выборе ксенона для противотуманных фар лучше отдавать предпочтение лампам с температурой 4000 – 4300К. Чем ближе спектр излучения к жёлтому, тем меньше эффект световой стены перед автомобилем, возникающий в тумане. Для фар ближнего и дальнего света ближе к естественному освещению ксеноновые лампы с температурой 4300 – 6000К.

Различаются лампы и по потребляемой мощности – она может быть 35 и 50 Вт. Как правило, водители отдают предпочтение лампам 35 Вт – они меньше «нагружают» бортовую сеть авто и не так сильно нагревают фары.

Наиболее популярные производители

Для розжига электрической дуги требуется подать на электроды напряжение около 25 000 Вольт. Для поддержания горения достаточно 50-80 Вольт. Чтобы обеспечить соблюдение этих условий работы, необходим блок розжига ксенона. При первоначальной установке ксенона требуется приобретать весь комплект – лампы, блок розжига и провода. Комплект должен сопровождаться инструкцией со схемой подключения. В дальнейшем отдельные комплектующие можно покупать порознь – по мере выхода их из строя.

Такие известные производители светотехнической продукции, как Hella, Osram и Philips не выпускают комплектов для самостоятельной установки ксенона. В продаже можно найти только лампы их производства или китайские подделки.

Среди прочих у российских автолюбителей пользуются спросом комплекты следующих марок:

1. MTF-Light Slim Line.
2. Optima.
3. Sho me.

Каждый из этих производителей выпускает ксенон, что называется, в ассортименте – с различными лампами и модификациями блоков розжига.

Далее – немного о том, как подключить ксенон своими руками.

Подготовка

Объём подготовительных работ зависит от компоновки автомобиля. Иногда к лампам противотуманных фар удаётся подобраться лишь при снятом переднем бампере. Но важнее всего – удачно разместить блоки розжига. При этом желательно максимально сократить длину проводов от них к фарам. Следует учитывать то, что излишне «спрятав» блоки, вы тем самым ограничите доступ к ним. Это вызовет затруднения при поиске и устранении неисправностей.

Для подведения проводов к лампам, скорее всего, придётся просверлить отверстия в колпаках фар, закрывающих лючки. В наборе для подключения предусмотрены специальные резиновые уплотнители и сверло следует выбирать в соответствии с их размерами. В тех случаях, когда колпаки в фарах сделаны из резины, достаточно сделать в них отверстия.

Выбор способа крепления блоков розжига не имеет принципиального значения. Их можно зафиксировать на деталях кузова при помощи скоб, входящих в комплект или просто приклеив на двухсторонний скотч.

Варианты схем подключения

Самый простой способ подключения HID-лампы выглядит так.

Принцип работы прост: при включении переключателя света напряжение подаётся на блок розжига, в нём генерируется высокое напряжение, которое и подаётся на электроды газоразрядной лампы. Положительные и отрицательные провода перепутать при подключении не получится – их разъёмы несовместимы друг с другом.

Ввиду того, что напряжение бортовой сети может быть изрядно «просажено» в момент розжига дуги, предпочтительнее осуществлять подключение ксенона через реле.

Как видите, тоже ничего сложного. На обмотку обычного реле света (контакты 85 и 86) подаётся напряжение, которое в штатной схеме подводилось к контактам «галогенки». В результате замыкаются контакты 87 и 30 реле, которые используются в качестве выключателя, «врезанного» в плюсовой провод, идущий непосредственно от аккумулятора. Таким образом исключаются потери напряжения, подаваемого на блок розжига, и облегчается «запуск» ксеноновой лампы – цепь становится практически автономной. Такой способ идеально подходит не только для того, чтобы подключить ксенон в противотуманки, но и для переделки основных фар.

С биксеноном ситуация несколько сложнее. Самый простой вариант улучшить срабатывание переключения ламп при смене режимов «дальний/ближний» — установить между «плюсовыми» выводами диод, исключающий «залипание» управляющего электромагнита.

Полная схема подключения биксенона Н4.

Несмотря на то, что HID-лампы имеют существенные преимущества по сравнению с галогеновыми, следует учитывать возможные неблагоприятные последствия самостоятельной их установки:

1. Конструкция некоторых фар исключает возможность правильной настройки светового пучка с «неродными» лампами. Поэтому «колхозный» ксенон зачастую ослепляет других водителей.
2. Внесение изменений в конструкцию фар головного света запрещается Правилами.

При самостоятельной доработке противотуманных фар таких проблем у вас не возникнет. Правильная их настройка значительно улучшит видимость во время тумана.

Источник