Alimentation à découpage 120V pour ampli audio

Alimentation à découpage 120V pour ampli audio

Voici un schéma très simple d'alimentation à découpage 110V ou 120V pour ampli audio qui donne une tension symétrique. Le schéma est conçu pour un réseau américain.

Caractéristiques de l'alimentation à découpage pour ampli audio

L'alimentation à découpage pour ampli est prévue pour être ultra légère et compacte, et répondre à ces critères :

- Tension d'entrée : 100V~ à 120V~
- Tension de sortie symétrique : +/-56V par exemple pour un ampli de 2x250WRMS à 4 Ohms
- Puissance de sortie : 300W en moyenne, 800W pendant 5 secondes
- Tensions de sortie supplémentaires : 12V, 24V, au choix pour ventilation, afficheur, etc

Il est possible de choisir la tension de sortie à +/-56V ou +/-40V en fonction de l'enroulement secondaire qu'on choisit sur le transfo.

Le schéma de l'alimentation à découpage pour ampli est donné ci dessous :

alimentation a decoupage 120v pour ampli audio 0

Alimentation à découpage pour ampli 500W : schéma en 120V

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Fonctionnement de l'alimentation à découpage pour ampli

Expliquons le fonctionnement de cette alimentation.

Redressement du secteur et doubleur de tension

La tension secteur 115V (100V, 110V ou 120V) est redressée et doublée par le système doubleur de tension basé sur le pont de diodes et les condensateurs C2 et C3. C2 et C3 peuvent avoir une valeur de 470uF 200V à 1200uF 200V. ce montage est un doubleur de tension à 2 diodes. Les 2 entrées alternatives du pont de diodes sont reliées pour mettre en parallèle deux par deux les diodes du pont de diodes. Entre le + et le - du pont de diodes, il y a environ 300VDC (270VDC - 350VDC). On retrouve la tension qu'on aurait en redressant une tension secteur 230V ou 240V. Pour limiter l'appel de courant dû à la charge rapide de C2 et C3, la résistance R2 limite le courant. Durant la charge de C2 et C3, la tension à leur bornes augmente, et le courant dans R6 également. A un certain niveau de tension aux bornes de C2 et C3, le courant devient suffisant dans R6 et la bobine du relais 48V pour enclencher ce dernier. Il court-circuite R2 et permet donc le fonctionnement établi de l'alimentation. R3 est ajoutée pour fixer la tension autour de 40V aux bornes de la bobine du relais. Ce fonctionnement en légère sous tension permet de retarder légèrement l'enclenchement du relais après la mise sous tension. On a donc maintenant une tension de 300V continus aux bornes de C2 et C3 d'un bord à l'autre. On peut ajuster R3 pour avoir une tension entre 38V et 45V aux bornes de la bobine du relais 48V. Si R3 est trop faible, la tension restera insuffisante aux bornes du relais et le contact n'aura jamais lieu (le relais ne fera pas "clic"). La valeur de 15k pour R3 est donnée à titre indicatif et dépendra du relais choisi.

R4 et R5 assurent une décharge des condensateurs (pour éviter qu'ils ne puissent rester chargés et être dangereux).

Il est possible aussi d'utiliser un relais 24V en supprimant R3 et en diminuant éventuellement de R6 à 18k (toujours 10W) si la tension aux bornes de la bobine est inférieure à 19V.

Oscillateur de l'alimentation à découpage

R6 permet aussi de polariser la diode zener DZ1 de 27V qui fixe l'alimentation de l'ampli op U1 (TL081 ou TL071). C5 stabilise cette tension. L'ampli op U1 fonctionne en oscillateur dont la période d'oscillation est fixée par R10 et C6. En fixant R10 = 33k et C6 = 470pF, la fréquence d'oscillation se situe autour de 30kHz. U1 génère un signal carré à sa sortie. Ce signal sert directement à piloter les transistors Mosfet de puissance Q1 et Q2.

Pilotage des transistors Mosfet de l'alimentation

L'alimentation à découpage est basée sur le demi pont Q1 et Q2 d'une part et C2 et C3 d'autre part. Le primaire du transfo est entre les deux. Q1 et Q2 sont pilotés en opposition de phase grâce à TR2 qui est un transformateur un peu particulier...

Astuce : une inductance de mode commun est utilisée en transformateur d'impulsion !

Les tensions instantanées aux bornes des enroulements de l'inductance de mode commun TR2 sont identiques. Comme la sortie de U1 vaut tantôt 1V tantôt 26V environ (-Vsat et +Vsat du TL081), la valeur moyenne n'est pas nulle. Pour piloter une inductance, la tension moyenne à ses bornes doit pouvoir être nulle. C'est pour cela que C7 est là : pour bloquer la composante continue et ramener à +13V et -13V la tension aux bornes de TR2. R11 sert à limiter une résonance possible entre l'inductance et C7. Cette résonance se situe autour de 3 à 10kHz. Même si la fréquence de découpage est supérire, il est très conseillé d'utiliser R11.

Note : sur un schéma plus ancien, R11 ne figure pas. Il est recommandé de l'ajouter !

Alimentation à découpage pour ampli audio 200W à 500W

Q1 et Q2 sont pilotés en opposition de phase par les bobinages de l'inductance de mode commun.

D1 et R12, ainsi que D2 et R13 permettent un temps mort entre les conductions alternées de Q1 et Q2. R12 permet une charge lente de la grille de Q1 (entrée en conduction retardée de l'ordre de la microseconde) alors que D1 assure une décharge rapide de la grille de Q1 (ouverture de Q1 rapide).

De même pour D2 et R13 pour la commande de la grille de Q2.
Les impulsions de courant sont limitées par le courant de sortie que U1 peut délivrer.

Transformateur de l'alimentation à découpage

Le primaire du transfo d'alimentation est noté TR1p (en violet sur le schéma). L'inductance primaire est de l'ordre de 2mH à 6mH. C4 (1uF 250V)bloque une composante continue qui pourrait être liée au déséquilibre des temps de conductions de Q1 et Q2. Si Q1 est passant plus souvent que Q2 (mettons 55% du temps), la tension moyenne entre Q1 et Q2 (borne de droite du primaire), n'est pas nulle. C4 est nécessaire.

alimentation a decoupage 120v pour ampli audio 1

Condensateur 1uF 250V (C4)

Le transformateur lui-même peut être récupéré d'une alimentation de PC ATX. En démontant le transfo du circuit imprimé de l'alimentation de PC ATX, faites attention à la borne du primaire reliée aux transistors (point chaud relié au potentiel découpé), et celle reliée au condensateur (point froid stable en tension). Il faudra reconnecter le transfo sur votre carte de la même façon, sinon les parasites issus du découpage seront beaucoup plus importants en termes d'émissions sur le secteur.

Redressement du secondaire du transfo d'alimentation

La tension secondaire est redressée par des diodes rapides. Pour la simplicité du montage, on peut utiliser des diodes MUR420 montées en parallèle (en mettre 2 en parallèle pour obtenir un courant de 8A possible) tout en leur laissant un peu d'espace en cuivre pour dissiper la chaleur. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de radiateur, ce sont les pistes qui dissipent la chaleur.

alimentation a decoupage 120v pour ampli audio 2

Diode de redressement MUR420 4A 200V

Les condensateurs C8 à C11 lissent la tension de sortie symétrique. Là aussi, on utilise un doubleur de tension.

La tension de sortie peut souvent se situer à +/-56V environ ou +/-40V environ en fonction du nombre de spires qu'on "prélève" en branchant les diodes sur telle ou telle broche du transfo.

Test de l'alimentation à découpage

Il est vivement conseillé de faire la première mise sous tension en mettant en série avec l'alimentation une ampoule à incandescence ou halogène :

Tester un circuit électronique sans faire sauter les plombs

La tension entre + et - du pont de diodes doit se situer autour de 250V. La tension de sortie doit être présente mais un peu plus faible. Vous pourrez même commencer à faire fonctionner votre ampli avec l'ampoule en série avec la prise de courant pour éviter une casse de composants en cas d'erreur.

Lorsque tout a été vérifié, on pourra brancher l'alimentation directement au 120V.

alimentation a decoupage 120v pour ampli audio 3

Exemple de réalisation d'ampli classe D 2 x 250Wrms à 4 Ohms avec alimentation à découpage 120V

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Adaptation 230V de cette alimentation à découpage

Pour une application européenne de ce montage, vous pouvez vous reporter à cet article :

Alimentation à découpage pour ampli audio 200W à 500W

Ou avec un driver spécifique IRS2153 pour une réalisation ultra compacte :

Schéma alimentation à découpage demi pont IRS2153

 

 

Avis des internautes en moyenne 3 pour 3 votes
  Alimentation à découpage 120V pour ampli audio, publié par nina67 le 3 Mai 2016
Les 10 outils indispensables pour l'électronique
Nina67
2 COMMENTAIRES
Tankill

nina ... exelentes salutations explications , et non pas quelque chose comme ça trouvé dans ma langue ici par l'Amérique , ce qui change devrait faire pour tirer de 500w à 800w de cette source ... par projet fabor aurait une main pcb , cette source a une certaine forme de protection ? Vous pouvez être l'ajout ?? . comment il serait ??

nina67

Bonjour Tankill, la puissance de l'alimentation varie avec l'impédance du haut parleur qui est branché (4 ohms, 2 Ohms). Il n'y a aucune protection contre les courts-circuits. Cela n'est pas prévu d'ajouter une protection (compliqué). Cordialement.

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