Ampli classe AB 100W : schéma

Grande qualité sonore, simplicité et puissance sont au rendez-vous avec cet ampli hifi de classe AB. Le schéma est proposé ici et convient pour des puissances de 30 à 100 W efficaces (RMS) à 4 Ohms.

Voici le schéma de l’ampli classe AB dans sa version la plus simple.

Schéma de l’ampli classe AB 100W

L’ampli fonctionne avec une tension d’alimentation de +/-25 à +/-45 V et pourra délivrer de 30 à 100 W. Voici le schéma de l’ampli :

Ampli 30 W à 100 W classe AB : le schéma

Les composants en bleu sont optionnels. Ils servent à limiter le courant pour éviter que les transistors ne claquent instantanément en cas de malheureux court-circuit sur la sortie. On pourra ajouter une temporisation à relais pour haut-parleur pour éviter le « ploc » dans les enceintes lors de la mise sous tension de l’ampli.

Ajustement du courant de repos par potentiomètre

L’étage de polarisation des transistors de sortie (transistor Darlington TIP142 et TIP147) repose sur T4 (un BD139 ou équivalent) lui-même polarisé par R7, P1 et R8. Le montage est ici ultra classique pour les connaisseurs. Ce système s’appelle en anglais un « Vbe multiplier », multiplicateur de Vbe par une quantité ajustable par la valeur de P1.

Principe de fonctionnement de la polarisation

Le montage est équivalent à des diodes en série, avec comme nombre de diodes en série un nombre non entier :

Schéma du « Vbe multiplier » typique de l’étage de sortie d’un ampli classe AB

La tension aux bornes de l’équivalent d’une diode (jonction base-émetteur) dérive avec la température d’environ -2 mV/°C. Peu importe, en tous les cas, le but est qu’elle reproduise la dérive des tensions Vbe des transistors de puissance. En effet, qui mieux qu’une jonction PN peut imiter le comportement d’une jonction PN ? (NDLR : inspiration d’un slogan d’une marque de voiture).

Ajustement du courant de repos de l’ampli

Attention : avant la mise sous tension, mettre P1 sur la plus grande valeur ! Mesurer au multimètre qu’il y a bien environ 1 kOhm entre les bornes de P1 et 1,5 kOhm minimum entre l’émetteur et la base du BD139 (T4). Observez que le potentiomètre est mis entre la base et l’émetteur.

Il faut éviter de mettre le potentiomètre entre la base et le collecteur. En effet, si accidentellement, il forme un circuit ouvert, la tension aux bornes du transistor chutera à Vbe environ et ne montera pas. Cela évitera la casse de l’étage de sortie. Les concepteurs devraient toujours monter le potentiomètre de ce côté !

Si le potentiomètre est en butée du mauvais côté (0 Ohm, valeur minimum), le courant de repos sera trop grand et l’ampli risque de griller à peine mis sous tension. Echec…

Une dérive thermique sur un ampli classe AB peut être fatale

On met l’ampli sous tension, sans signal à son entrée, sans haut-parleur. On vérifie que la tension de sortie est de 0 V continus (+/-200 mV). Si ce n’est pas le cas, il y a des erreurs dans le montage.

L’ajustement se fait en mesurant la tension entre les émetteurs de T5 et T6 (aux bornes des 2 résistances 0,22 Ohms 3 W). La tension doit se stabiliser autour de 10 mV. En fait, le but est d’éviter la distorsion de croisement, très audible si on injecte un sinus à 30 Hz ou 40 Hz à l’entrée de l’ampli. En effet, comme le haut-parleur reproduit peu cette basse fréquence, on aura tout loisir d’entendre les harmoniques liés à la distorsion de croisement. Il faut surveiller que le courant de repos ne dérive pas vers des valeurs de plus en plus grandes, sinon, c’est la catastrophe. Cela arrive si le couplage thermique entre les transistors de puissance T5 et T6 d’une part, et le BD139 (qui sert de contrôle) d’autre part, est mauvais.

Couplage thermique à soigner entre les TIP142/TIP147 et le transistor BD139 (contrôle)

Une tension d’alimentation élevée favorise aussi ce problème de dérive thermique (+/-40 V à vide pour un ampli de 100 W par exemple à 4 Ohms). Il faut ensuite attendre quelques minutes, puis réajuster le potentiomètre au besoin. Le courant de repos doit être faible (

Ajustement de l’offset de sortie de l’ampli

Pour les perfectionnistes qui ont le droit de l’être. On peut mesurer la tension de sortie de l’ampli (ne pas injecter de signal ou de musique) au repos. Elle doit être de 0 V continus environ (voltmètre en position DC). Si on souhaite réduire l’offset au minimum, il faut jouer sur la valeur de R4 (1,5 k). Vous pourrez essayer de mettre quelque chose entre 1,2 k et 1,8 k en faisant une combinaison de résistances en parallèle pour obtenir la valeur adéquate. Un potentiomètre de 1 kOhm en série avec une résistance fixe de 1 kOhm (résistance « talon ») peut aussi être bienvenu.

Choix des autres composants de l’ampli

L’ampli classe AB a été conçu pour la simplicité et la facilité à le réaliser.

Résistances

Rien de critique. Des résistances 1/4 W conviennent sauf pour R5 (2,7 k 1 W). Pour des tensions d’alimentation jusqu’à +/-35V, R5 pourra aussi être une 1/4 W.

R12 et R13 doivent faire 3 W minimum (des 5 W en forme de morceau de sucre conviennent aussi).

Condensateurs

Les seuls condensateurs polarisés sont C4 (100 uF 25 V minimum) et C2 (47 uF, boucle de contre réaction). Les autres condensateurs doivent être non polarisés (céramique, plastique, etc) et n’ont aucune contrainte en tension.

C3 doit supporter 100 V minimum (2 x la tension d’alimentation = 2 Vcc).

Transistors de l’ampli de classe AB 100W

T3 peut être un BD139 si la tension d’alimentation ne dépasse pas +/-35 V. Sinon T3 devra être un transistor qui supporte un Vce de 100 V minimum (MJE340, 2SC3116, 2SC3117, etc).

T4 doit être fixé au même radiateur que les transistors Darlington TIP142 et TIP147 de l’ampli. Il doit être isolé électriquement du radiateur mais pas isolé thermiquement. On le fixe sur le radiateur non pas parce qu’il chauffe mais pour qu’il serve de capteur.

T5 et T6 sont les classiques TIP142 et TIP147 (10 0V 10 A 125 W). Ils doivent être isolés du radiateur (placer un isolant silicone, ou mica avec pâte thermoconductrice). On peut aussi choisir les BDW83C et BDW84C ou, comme dans l’ampli Denon PMA520AE, la paire de Darlingtons 2SB1383 et 2SD2083 (120 V, 25 A et 120 W).

T7 et T8 sont les transistors qui shuntent la base des Darlington lorsque la protection se met en oeuvre. Leur entrée en conduction limite le courant dans le Darlington. Ils peuvent être des BC557B et BC547B. On peut aussi choisir les 2N3904 et 2N3906 (brochage différent), selon ce que vous avez dans vos tiroirs, le choix n’est point critique. Pour les versions CMS, on choisira le BC847 et BC857 en boitier SOT23.

Rendu sonore de l’ampli classe AB

Vous aurez un rendu sonore pur et éclatant grâce à cet ampli qui reste simple et que vous aurez le plaisir et la joie d’avoir réalisé vous-même !

Réalisation d’ampli classe AB stéréo

Exemple de réalisation d’ampli classe AB 2 x 60 W rms à 8 Ohms