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March 07, 2011 09:26 AM CET

Ampli ultra simple 50W à 200W

Ampli è Transistors

Author: lotfi_bouha.

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Cet article présente un ampli audio ultra simple et économique ! Il repose sur des astuces électroniques particulières qui lui donnent sa simplicité tout en assurant sa fiabilité.


 Plan de l'article :

  • - Schéma de l'ampli
  • - Fonctionnement de l'ampli
  • - Nomenclature
  • - Nous ajoutons le typon à l’échelle 1 :1
  • - Le plan d’implantation des composants

 Schéma de l'ampli

 Le schéma de l'ampli pour une alimentation +/-40V (125W efficaces / 4Ohms):

 

ampli ultra simple 50w a 200w

 Il s'agit d'un seul canal. Pour un ampli stéréo, on duplique le montage.

 Fonctionnement de l'ampli

 - Etage d'entrée

 Le signal audio arrive à la base de T1 via le condensateur de liaison C1. R1/C1 forme un filtre passe haut pour éliminer les fréquences indésirables et inaudibles. Pour la sono où le rendement est privilégié, on préfère couper vers 30Hz : ici, la fréquenceoupure vaut 1/(2.Pi.R1.C1) = 34Hz.


 - Etage différentiel (T1)

 Un seul transistor (T1) remplace l'habituelle "paire différentielle" ! La contre réaction (C3, R4 et R5) est connectée à son émetteur. C'est plus simple et tout aussi efficace ! Cependant, la tension Vbe de T1 induit un décalage (0.7V typique) ainsi que la tension aux bornes de R5 (0.6V typique). Cette tension vaut R5xIb(T2). Le courant de base de T2 est en effet égal au courant d'émetteur de T1. La tension de sortie se trouve donc environ 1.3V plus haut que la base de T1. La tension aux bornes de R1 est négligeable. On doit donc compenser en décalant la base de T1 de -1.3V :

 ampli ultra simple 50w a 200w schema 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2 assure une liaison dynamique à la masse. P1 doit être réglé pour obtenir 0V en sortie au repos (pas d'offset).

Les tensions statiques sont donc théoriquement (pour +/-40V) :

 

ampli ultra simple 50w a 200w schema 2


- Gain de l'ampli

Dans la bande passante de l'ampli, le gain est défini par 1+R5/R4 et vaut 30 dans le montage. On peut le modifier en jouant sur R4

 

- Amplificateur en tension

C'est l'ensemble T2, R8, R7, R6 et C4.
R6, R7 et C4 créent une source de courant par montage Bootstrap. Le courant est fixé à 7mA pour le montage. C4 doit être suffisamment grand pour qu'aux plus basses fréquences audio, la tension à ses bornes ne varie pas sensiblement. T2 est l'ampli en tension à proprement parler, dont le collecteur est "chargé" par la source de courant Bootstrap.

- Ampli au repos

Aucun courant de base ne va vers l'étage de sortie. T2 est traversé par le courant issu de la source de courant.

- Ampli en fonctionnement

Lorsque du courant sort de la sortie (tension de sortie positive), le Darlington NPN consomme un courant de base. Pour l'exemple, il vaut 3mA :

T2 est traversé par le "reste" des 7mA, soit 7-3=4mA. En butée, T2 se bloque si T3 dévie la totalité des 7mA.

Lorsque du courant rentre dans la sortie (tension de sortie négative), le Darlington PNP renvoie un courant de base. Pour l'exemple, il vaut 3mA :

T2 est traversé par la somme des courants (Ib(T3) + source de courant), soit 3+7=10mA. En butée, R9 et les deux diodes vont limiter le courant traversant T2. T2 devient alors une "source" de courant, c'est à dire un limiteur de courant. La tension aux bornes de R9 peut monter jusqu'à 0.6V environ, ce qui correspond à 18mA environ.

- Polarisation de l'étage de sortie : "Vbe multiplieur"

Ici, pas de montage à transistor et potentiomètre pour créer le décalage entre les bases des Darlington ! Une simple résistance de 270 Ohm, traversée par 7mA fournit 1.9V à ses bornes. Cette valeur de 1.9V doit être respectée à 0.05V près (1.85 à 1.95V). Par symétrie des Darlington, cette tension en deux Vbe proches pour la partie NPN et la partie PNP. A la base de T3, on obtient donc, au repos, 1.9/2 = 0.95V.

On assure le blocage de T3 et T4 en ne mettant que 1.9V entre leurs bases, la conduction commence vers 2.3V (valeur à 25°C et qui diminue de 8mV/°C). Une légère distorsion de croisement existe mais n'est pas critique.

C5 (220uF min.) lisse les variations liées à des variations brutales de la tension de sortie (transitoire de courant lié à C6 lors d'un front descendant brutal de la tension de sortie).

- Calcul de R6 et R7

Le courant qui traverse R6 et R7 est fixé à 7mA. On applique la loi d'Ohm :

R6+R7 = (Vcc-0.95V) / 0.007
Pour +/-40V, R6+R7 = (40-0.95) / 0.007 = 5.58kOhm

On répartit la somme R6+R7 trouvée en deux valeurs proches.
Ici, R7 = 3kOhm et R6 = 2.7kOhm


- Etage de sortie

C6 et C7 stabilisent l'ampli en termes de marge de phase (et diminuent le slew rate, mais ce n'est pas dérangeant pour les applications audio). Il faut les placer au plus près des transistors de sortie.

L'étage de sortie est formé des Darlington TIP142 (100V, 10A, 125W, hfe=1000) et TIP147 mais on peut aussi créer soi même un Darlington discret si l'alimentation dépasse +/-45V.

Il n'y a pas de résistances d'émetteur (typique 0.22Ohm...0.47Ohm/5W). C'est un ampli Classe B "pure et dure". Donc haut rendement, pas de pertes énergétiques au repos.

Nomenclature

T1 : Bc556 si Vcc<50V, MPSA92 si Vcc>50V
T2 : MJE340, 2SC3116, ou tout autre modèle qui a Vce>2Vcc, Ic>50mA, Ptot>0.9W

Transistors de sortie T3/T4

Transistors P. Wats rms  Charge   alimentation
TIP122 / TIP127 50 4 +/- 25V
TIP142 / TIP147 125 4 +/- 45V

2SC5200-2SA1943 puissance

2SC3117 (Driver)
200 4 +/- 55V


Mise en parallèle de l'étage de final est nécessaire pour plus de puissance...

Résistances : 1/4W sauf R6 et R7 (1W)
Condensateurs/Tensions de service minimales :
C2 : 100uF/6.3V
C3 : 100uF/6.3V
C4 : 100uF/50V (vcc/2...)
C5 : 220uF min./6.3V
C6 : 4.7nF/ 200V (condensateur Y 250V~ optimal)

Alimentation : +/-25V à +/-80V, attention aux transistors de sortie !

La puissance de sortie dépend de l'alimentation, de la puissance nominale du transfo mais peu des transistors de sortie.

Résultats typiques
Transfo 2x30V 160VA (alim +/-44V à vide) : 130W RMS / 4Ohms, 80W RMS / 8Ohms.

Plan d'implantation

version 1.0

 

Typon de la version 1.0 du 30/07/2011

typon version 1.0 échelle 1:1

50-200W PCB échelle 1:1



Bouh@



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Licence publique :GNU..


Category: Amplification audio
Tags: TIP142, TIP147, 200W
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