Ampli LM1875 à alimentation à découpage
Nina67 - Mis à jour: jeudi 2 avril 2020 16:50 Une alimentation à découpage symétrique peut parfaitement être utilisée dans un petit ampli audio pour le miniaturiser. Ici, il s'agit d'un ampli stéréo avec 2 LM1875 et une alimentation à découpage basée sur une structure Flyback. Le circuit intégré au cœur de l'alimentation est un TEA1731.
Un ampli miniature ultra léger est présenté ici avec ses astuces : alimentation à découpage et ampli LM1875 intégré.
En voici un aperçu :
Alimentation à découpage symétrique pour l'ampli avec LM1875
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 +/-13 V 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 2 x 10 Watts efficaces. Voici le schéma complet de l'alimentation à découpage pour ampli :
Schéma de l'alimentation à découpage symétrique pour ampli 20-25W avec TEA1731
Fonctionnement de l'alimentation à découpage (TEA1731)
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 22 uF 400 V. On peut choisir 68 uF ou 100 uF librement
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 :
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 22 à 220 nF 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 : 10 nF 500 V et 100 kOhms
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 (3 A 200 V). 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 66 kHz. L'inductance primaire doit être autour de 2 mH (typiquement entre 1 et 3 mH), le rapport de transformation entre primaire et secondaire se situera entre 8 et 15 (pour obtenir une tension réfléchie entre 100 et 150 V). L'enroulement auxiliaire (qui alimente le TEA1731) aura un peu plus de spires pour fournir du 18 V en même temps que le secondaire fournit 13 V. 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
Alimentation à découpage +/-13 V 25W pour ampli LM1875
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 22 uF 400 V.
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 :
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 :
Construction de l'ampli avec LM1875 et alimentation à découpage
Amplis LM1875 fixés sur le radiateur
Vu du dessous, la carte des deux amplis ressemble à cela :
Dessous de l'ampli à LM1875
Zoom sur le circuit imprimé de l'ampli
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 :
Potentiomètre et LED de la face avant
Le bornier haut-parleur est fixé derrière :
Borniers 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 :
Ampli 2 x 10W à LM1875 et carte d'alimentation à découpage
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 (105 dB 1 W 1 m). Cela n'est pas gênant et n’apparaît que lorsque le gain des LM1875 est fixé à 100 et plus.
Mot de la fin
Ce ampli fournit environ 2 x 10 W efficaces (le niveau sonore maximum fourni par cet ampli n'est que 10 dB inférieur à un ampli de 2 x 100 W sur la même enceinte !).
Cet ampli se transporte très facilement, étant ultra léger et miniature !
mercredi 25 septembre 2019 10:36
Très interessant l'amplificateur,sinon une preéision sur le régulateur utilisé étant donné une alimentation symétrique nous devons utilisé deux régulateurs l'un de tension positive et l'autre de tension négative,je voulais juste savoir si nous pouvons utilisé le LM7812 pendant que la tension symétrique est de + - 13 Volts?