Ampli classe D 500W à alimentation à découpage

Ampli classe D 500W à alimentation à découpage

Voici une réalisation d'ampli prototype ultra léger, ultra compact, basé sur un ampli classe D stéréo et une alimentation à découpage en demi pont, basée sur un transfo d'alimentation de PC (alimentation ATX). Le circuit imprimé mesure 13 x 15cm seulement et contient toute l'électronique. Il n'y a que les branchements à câbler pour :

- 230V (prise de courant et interrupteur)
- bornier haut-parleurs
- entrée audio (sortie des potentiomètres de volume)

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Vue de la carte électronique : alimentation à découpage + 2 canaux d'ampli classe D

Principe de l'alimentation à découpage

L'alimentation est basée sur une alimentation à découpage en demi pont, et non un transfo torique ou cubique classique. Le demi pont oscille autour de 30 - 35kHz. Les deux transistors Mosfet sont dimensionnés généreusement (650V 20A : SPP20N60C3) pour faire face à des pointes de courant qui apparaissent lors d'un déséquilibrage de la consommation sur le rail positif +60V ou le rail négatif -60V en sortie d'alimentation. C'est ce qui se produit lorsqu'on demande à l'ampli de reproduire des très très basses fréquences (10 Hz par exemple). La commande de ces deux transistors Mosfet est basée sur un IR2153 à la place du montage à ampli op et inductance de mode commun :

Alimentation à découpage 500W pour ampli (sans IR2153)

Le redressement est confié à une double diode ultra fast (type D8L) montée sur un petit radiateur (pas franchement utile). Il serait adapté aussi de mettre deux diodes MUR460 en parallèle (2 x 4A) par branche de redressement, ce qui suffit largement en termes de dissipation.

Les tensions de sortie sont de +56V et -56V à l'issue du bon enroulement du transfo d'alimentation ATX (extrémités du secondaire sur le transfo récupéré).

Principe de fonctionnement de l'ampli classe D

L'ampli classe D est basé sur un montage auto oscillant assez classique basé sur :

- ampli op en étage d'entrée (facultatif mais pratique et gratuit si on prend un TL072)
- ampli op intégrateur d'ordre 2
- translateur de niveau (transistor PNP 2N5401 ou MPSA92)
- driver de demi pont générique IR2184 (déjà présenté sur Astuces pratiques !)
- filtre LC de sortie 47uF / 2x220nF CMS 1206
- mesure du courant dans une résistance 3x0.1 Ohms en parallèle (33mOhms) pour la protection

Pour le schéma utilisé ici, à deux exemplaires :

Ampli classe D +/-60VDC : le schéma

La résistance de mesure du courant aux bornes de laquelle la tension est mesurée est divisée par 3 pour limiter les pertes Joule.

Réalisation du circuit imprimé et de l'ampli classe D à alimentation à découpage

Voici quelques images détaillées de la réalisation de l'ampli :


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Ampli classe D : les transistors, le driver IR2184, le transistor translateur et l'intégrateur TL072

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Inductances 47uH et circuits 10 Ohms 100nF pour limiter les oscillations à vide (résonance LC)

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Réalisation du circuit imprimé en cours : les connecteurs verts sont pour le test uniquement

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Zoom sur la partie commande de l'ampli : IR2184 et TL072

Résultats avec l'ampli classe D et alimentation à découpage

Le seul défaut un peu audible de cette réalisation compacte et légère, c'est l'intermodulation qui existe entre les canaux. Pour réduire cette intermodulation audible, plusieurs améliorations ont été apportées, consultables sur le schéma proposé de l'ampli classe D ici :

- intégrateur d'ordre 2 (2 condensateurs 1nF, une résistance 1k qui part de leur point milieu vers la masse
- éloigner autant que possible les deux canaux d'ampli classe D (trop tard si la carte est déjà réalisée)
- éloigner autant que possible chaque canal de l'alimentation à découpage.

L'intermodulation se traduit par des sifflements étranges dans les tweeters des enceintes qui varient en fonction du signal audio qui arrive sur l'autre canal. Sur des haut-parleurs à haut rendement (tweeter à pavillon à 105dB/1W/1m) par exemple, cela peut être un peu gênant quand il n'y a pas de musique.

Montage de l'ampli classe D

L'unique carte électronique est montée dans un boitier en contreplaqué, permettant l'accès à la carte des deux côtés. Les connexions à prévoir pour la découpe des planches sont :
- face avant : interrupteur, voyant à LED, potentiomètre de volume
- face arrière : bornier RCA, borniers haut-parleurs, prise de courant ou embase secteur

Sur les côtés, des trous d'aération pour le ventilateur 12V.

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Boitier de l'ampli classe D : moins de 20cm de côté 

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  Ampli classe D 500W à alimentation à découpage, publié par nina67 le 17 Mars 2015
Les 10 outils indispensables pour l'électronique
Nina67
5 COMMENTAIRES
Guy

Bonjour Nina Un site vraiment passionnant et innovant par ses réalisations. je n'ai pas trouvé le schéma de l'alim version IR2153. est il possible de l'obtenir. merci et bravo.

Guy

Bonjour Nina Un site vraiment passionnant et innovant par ses réalisations. je n'ai pas trouvé le schéma de l'alim version IR2153. est il possible de l'obtenir. merci et bravo.

drickc

bonjour est ce que le filtre passe haut change par rapport alimentation de l'amplificateur? merci

guy

pourrait on mettre des capots de blindage en alu à chaque module reliés à la masse pour faire cage de faraday, et diminuer les interférences?

nina67

Bonjour guy, oui, c'est envisageable, cependant, ils n'auront aucun effet sur des parasites conduits par les fils et les pistes... Ils n'auront aucun effet non plus sur le champ magnétique. ils ne pourront être utiles que pour protéger les étages d'entrée audio.

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