Ampli LM1875 à alimentation à découpage

Ampli LM1875 à alimentation à découpage

Un ampli miniature ultra léger est présenté ici avec ses astuces : alimentation à découpage et ampli LM1875 intégré.

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Alimentation à découpage symétrique pour l'ampli

Les amplis audio ont besoin d'une alimentation symétrique. S'il n'y a qu'une seule régulation pour les 2 sorties, le résultat est souvent insatisfaisant. Plus on consomme de courant sur une partie de l'alimentation, plus l'autre monte en tension. Ce n'est pas souhaitable pour un ampli.

Le plus simple est du coup de réaliser deux alimentations à découpage régulées et de mettre leurs sortie en série. Vu la puissance demandée (environ 10 Watts), une alimentation Flyback est la plus adaptée. Ici, une alimentation +/-13V est réalisée. Cette tension est fixée à 13V mais aurait pu, en fonction de la puissance souhaitée, entre plus élevée ou plus faible. Il s'agit ici d'un ampli 2x10W efficaces. Voici le schéma complet de l'alimentation à découpage pour ampli :

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Schéma de l'alimentation à découpage symétrique pour ampli 20-25W

Fonctionnement de l'alimentation à découpage

Il s'agit d'une alimentation Flyback régulée par le contrôleur TEA1731. Le secteur 230V est redressé par un pont de diodes. La résistance R8 sert de limitation de l'appel de courant lorsqu'on allume l'ampli et de fusible pour la sécurité. Elle protège aussi efficacement l'alimentation contre les surtensions (onde de choc due à la foudre). On peut choisir une valeur de 10 Ohms aussi.

C1 permet d'obtenir la tension continue qui sert au découpage. Il faut au moins 22uF 400V. On peut choisir 68uF ou 100uF.

Le TEA1731 est un contrôleur Flyback qui pilote le transistor Mosfet T1 avec un rapport cyclique qui s'ajuste en permanence à la tension de sortie pour la réguler. La tension de sortie est fixée par la tension de seuil de la diode zener + la tension aux bornes de la LED de l'optocoupleur U1. L'optocoupleur fonctionne à la limite de sa conduction, ce qui régule le potentiel sur la broche 4 du TEA1731. C4 filtre les transitoires à haute fréquence issus du découpage.

La broche 3 n'est pas utilisée. Pour éviter l'intrusion d'éventuels parasites, on y branche le condensateur C3.

Le brochage du TEA1731 figure ci dessous :

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Brochage du TEA1731

Une version du TE1731 est le TEA1731L : il contient une bascule qui le maintient dans un état bloqué (protection activée) lors d'un court-circuit. On peut préférer la version sans bascule (qui redémarre tout seul une fois le court-circuit supprimé).

La broche 5 mesure la tension aux bornes de R6 (résistance shunt qui fournit une tension image du courant dans le primaire). Un système interne au TEA1731 crée un démarrage progressif (soft start) qui est paramétré par R5 et C5. Plus C5 est grand, plus le démarrage est lent. Sans C5, le démarrage est instantanée (courant maximum dès le tout début du fonctionnement). On peut choisir 100nF (de 22nF à 220nF sans problème).

Le transistor T1 est un Mosfet qui doit au moins supporter 6A pour minimiser les pertes de conduction (effet Joule dans la résistance Rdson). Sa tension Vds doit tenir compte des surtensions qui apparaissent lors de l'ouverture du Mosfet. Un Mosfet 800V assure une marge suffisante. Il est piloté par le TEA1731 via la résistance de grille R4 qui limite les crêtes de courant (charge décharge de la capacité de grille).

D3 et DZ1 forment un snubber qui écrête les surtensions dues à l'inductance de fuite. C'est classique comme snubber. On peut aussi utiliser un snubber RCD (remplacer DZ1 par un ensemble RC parallèle : 10nF 500V et 100kOhms

R7 et D2 redressent la tension de l'enroulement auxiliaire : C2 fournit une tension continue de 18V environ pour alimenter le TEA1731. R1 et R2 servent au démarrage (première charge de C2).

La diode de redressement de sortie (tension secondaire) doit être ultra rapide. On peut choisir une ES3D (3A 200V). La marge vis à vis du courant maximum permet de limiter la température de la diode en fonctionnement. C6 lisse la tension de sortie.

Transformateur de l'alimentation à découpage

Le transfo doit être dimensionné par une alimentation Flyback 10 Watts fonctionnant à 66kHz. L'inductance primaire doit être autour de 2mH (typiquement entre 1mH et 3mH), le rapport de transformation entre primaire et secondaire se situera entre 8 et 15 (pour obtenir une tension réfléchie entre 100V et 150V). L'enroulement auxiliaire (qui alimente le TEA1731) aura un peu plus de spires pour fournir du 18V en même temps que le secondaire fournit 13V. Le principe de l'alimentation à découpage Flyback est dévoilé ici :

Alimentation à découpage Flyback

 

Réalisation du circuit imprimé de l'alimentation à découpage 25W


Voici la réalisation de la carte d'alimentation à découpage

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Alimentation à découpage +/-13V 20W-25W

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Alimentation à découpage : vue du dessus

La résistance R8 prend ici la forme de 2 résistances de 10 Ohms chacune, en série. C1 est fait ici avec 2 condensateurs 22uF 400V. Cela n'a pas d'importance.

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Vue du dessous de l'alimentation : primaire à gauche, secondaire à droite

Une zone de 6mm est laissée libre pour l'isolation électrique entre le primaire (secteur) et les sorties (qu'on peut toucher lorsqu'on touche les câbles haut-parleurs.


Fonctionnement des amplis LM1875

L'ampli LM1875 est de fonctionnement très simple. Pour voir le schéma de l'ampli, vous pouvez consulter cet article :

Conception d'ampli LM1875 20W

Le gain en tension est ici fixé à 48 (contre réaction faite par résistances 47k et 1k). On peut choisir librement n'importe quel gain entre 20 et 200. Des LEDs en face avant indiquent la présence de signal ("signal") et un écrêtage proche ("clip") pour reprendre les LED de nombreux amplis de sono du commerce.

Détails des amplis LM1875

Les LM1875 sont fixés sur le radiateur et sont isolés par un isolant silicone et une rondelle sur la vis de fixation :

 

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Amplis LM1875 fixés sur le radiateur

Vu du dessous, la carte des deux amplis ressemble à cela :

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Dessous de l'ampli à LM1875

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Zoom sur la carte

Le potentiomètre est monté en face avant : c'est un potentiomètre stéréo (double) de 10kOhms. On peut choisir 10k 20k ou 50k sans aucun souci :

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Potentiomètre et LED de la face avant

Le bornier haut-parleur est fixé derrière :

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Bornier haut-parleur de l'ampli

On voit que ce bornier est un des composants les plus encombrants !

Un premier essai est fait avec la carte d'alimentation à l'extérieur de l'ampli :

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Ampli 2x10W à LM1875 et carte d'alimentation à découpage

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L'alimentation à découpage est ensuite fixée par le haut dans le boitier. L'ampli est prêt !

Parasites et proximité de l'alimentation à découpage

Il est possible qu'on entende un très léger sifflement (à peine perceptible) dans les tweeters des enceintes si les tweeter ont un très haut rendement (105dB 1W 1m). Cela n'est pas gênant et n'apparait que lorsque le gain des LM1875 est fixé à 100 et plus.

Mot de la fin

Ce ampli fournit environ 2x10W efficaces (le niveau sonore maximum fourni par cet ampli n'est que 10dB inférieur à un ampli de 2x100W sur la même enceinte !).

Cet ampli se transporte très facilement, étant ultra léger et miniature !

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  Ampli LM1875 à alimentation à découpage, publié par nina67 le 7 Décembre 2015
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Nina67
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