Ampli classe AB 100W : schéma

Nina-67 - Le 17 janv. 2017 14:31

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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 30W à 100W efficaces (RMS) à 4 Ohms.

Schéma de l'ampli classe AB

L'ampli fonctionne avec une tension d'alimentation de +/-25V à +/-45V et pourra délivrer de 30W à 100W. Voici le schéma de l'ampli (c'est la version la plus aboutie, janvier 2017) :

Ampli 30W à 100W 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

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

ampli classe ab 100w schema 1

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 -2mV/°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 1kohm entre les bornes de P1 et 1.5kOhm minimum entre l'émetteur et la base du BD139 (T4). Observez que le potentiomètre est mis entre la base et l'émetteur.

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 grillé à peine mis sous tension. Echec...

ampli classe ab 100w schema 2

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 0V continus (+/-200mV). 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 3W). La tension doit se stabiliser autour de 10mV. En fait, le but est d'éviter la distorsion de croisement, très audible si on injecte un sinus à 30Hz ou 40Hz 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.

ampli classe ab 100w schema 3

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 (+/-40V à vide pour un ampli de 100W par exemple à 4 Ohms). Il faut ensuite attendre quelques minutes, puis réajuster le potentiomètre au besoin. Le courant de repos doit être faible (<50mA idéalement pour être prudent). Il s'agit d'une considération classique dans le domaine des amplis de classe AB. A vous d'en juger pour les connaisseurs.

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 0V continus environ (voltmètre en position DC). Si on souhaite réduire l'offset au minimum, il faut jouer sur la valeur de R4 (1.5k). Vous pourrez essayer de mettre quelque chose entre 1.2k et 1.8k en faisant une combinaison de résistances en parallèle pour obtenir la valeur adéquate. Un potentiomètre 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 1/4W conviennent sauf pour R5 (2.7k 1W). Pour des tensions d'alimentation jusqu'à +/-35V, R5 pourra aussi être une 1/4W.

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

Condensateurs

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

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

Transistors de l'ampli de classe AB 100W

T3 peut être un BD139 si la tension d'alimentation ne dépasse pas +/-35V. Sinon T3 devra être un transistor qui supporte un Vce de 100V 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 (100V 10A 125W). Ils doivent être isolés du radiateur (placer un isolant silicone, ou mica avec pâte thermoconductrice).

T7 et T8 peuvent être des BC5x7A, B ou C. On peut aussi choisir les 2N3904 et 2N3906 (brochage différent), selon ce que vous avez dans vos tiroirs. 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 !

ampli classe ab 100w schema 4

ampli classe ab 100w schema 5

Exemple de réalisation d'ampli classe AB 2 x 60Wrms à 8 Ohms

Alain98
Le 18 janv. 2017 11:01

Bonjour Nina, Merci pour ce montage et les explications techniques, très utile!

Triac
Le 18 janv. 2017 22:58

Bonsoir Nina, ont pourraient avoir le typon ? Merci

Tom608
Le 21 janv. 2017 13:04

niquel le schema ! pour faire du 100w rms 8 ohm, je doit mettre une seconde paire de transistor en parallèle ? et quel tension de transfo ?

Maxime
Le 5 févr. 2017 16:37

bonsoir nina-67 je n'est pas encore realiser ce schema mais celui proposer par d'autre cite internet oui , et le probleme est le fait que sa chauffe enormement au point ou jai deja eu a perdre 6 transistor jai changer de radiateur mais meme j'usque la pas de solution jai remplacer mes tip147/tip142 par 2sc5200/2sa1943 la meme tension 35v mais le son etait de tres mauvaise qualite et se coupais a chaque moment stp aide moi je t'en pris (maximeneo@gmail.com)

Le 20 mars 2017 05:07

Bonjour Nina,En changeant l’alimentation pour +/-56 v et les transistors finaux 2sc5200 et 2sa1943, quels autres composants doivent être remplacés également ?Cordialement

Le 24 mars 2017 07:39

Version pro d'un circuit imprimé.
http://www.stk-audio.com/nina67/100WRMS%20CLASS%20AB.jpg