Ampli sono classe D + classe AB : réalisation

Un amplificateur pour système 2.1 (caisson de grave et satellites) et présenté ici et utilise deux LM3886 et un ampli classe D pour la partie grave. L’ensemble est alimenté par une alimentation à découpage qui délivre deux tensions différentes.

Cet article présente la réalisation d’un ampli sono 2.1 de grande puissance (300W + 2 x 75W) en classe D et en classe AB.

Vue de l’ampli de sono fini

Ampli LM3886 et filtre actif pour les satellites

L’amplification des satellites est confiée à 2 LM3886 dont le filtre d’entrée passe haut est prévu pour une fréquence de coupure de 150 Hz environ. Comme il s’agit d’un filtre de second ordre fait de deux filtres d’ordre 1 successifs, la transition n’est pas très franche, mais le grave est tout de même efficacement atténué.

Schéma d’ampli avec LM3886 pour satellites (filtré passe haut)

Le premier filtre correspond à l’étage d’entrée C4 et R1, juste après le potentiomètre de volume. C3 est utile pour éviter des instabilités éventuelles dues à un couplage capacitif entre l’entrée et la sortie.

Le second filtre se situe dans la contre réaction : R4 et C1. En basse fréquence (C1 considéré comme ouvert), le gain de l’ampli vaut 1. Le LM3886 est monté en suiveur. La fréquence de coupure est définie par :

1 / (2.pi.R4.C1) = 160 Hz

Le gain de l’ampli, dans sa bande passante, est défini par :

1 + R3/R4 = 48

R2 et C2 servent pour la temporisation à l’enclenchement et définissent une constante de temps pour la fonction silencieux (« Mute ») du LM3886.

Si vous souhaitez d’autres détails sur le LM3886 et sa mise en pratique :

Le schéma le plus simple avec un LM3886

Les LM3886 sont alimentés par la tension +/-40V de l’alimentation à découpage.

Ampli classe D pour le(s) caisson(s) de grave

Pour une plus grande puissance, il est avantageux de choisir un ampli classe D pour réduire la dissipation et donc la taille du radiateur en alu, ainsi que la consommation sur l’alimentation à découpage et le secteur 230 V. L’ampli classe D et son filtre passe bas d’ordre 2 sont réalisés sur une carte à trous toute simple :

Ampli classe D (300W efficaces à 4 Ohms, 200W efficaces à 8 Ohms) et filtre actif passe bas d’ordre 2

Les composants CMS sont montés entre les pastilles :

Réalisation de l’ampli classe D sur carte à trous

Dessous de l’ampli classe D

Ampli classe D et filtre actif passe bas vu de côté

Le petit radiateur vient d’une alimentation de PC et a besoin d’être légèrement ventilé. On ne peut pas se passer de ventilateur, à moins de choisir un radiateur bien plus grand et dont les ailettes doivent être verticales pour évacuer mieux la chaleur (réduire la résistance thermique du radiateur).

Les transistors Mosfet peuvent être des IRFB4620 ou IRFB5620. Il faut isoler impérativement un transistor par rapport à l’autre. Le transistor dont le drain est relié au +Vcc (+55V) peut être relié directement au radiateur. Le radiateur est alors relié au +55 V. Attention à l’isoler du reste du circuit, de l’ampli et du boitier !

Les seuls circuits intégrés utilisés ici sont un ampli op double pour servir de préampli et d’intégrateur (TL072) et un driver de demi pont à une seule entrée (le IR2184 de International Rectifier).

Pour la réalisation du filtre actif d’ordre 2, il faut comme principaux composants un ampli op TL072 ou équivalent standard (aucune contrainte) et un potentiomètre double stéréo. Le schéma et les explications sont présentées ici :

Filtre actif d’ordre 2 réglable pour caisson de basse

Alimentation à découpage pour ampli classe D + ampli classe AB

L’alimentation à découpage repose sur un demi pont. Le transfo d’alim possède deux sorties, ce qui permet de créer la tension +/-55 V pour l’ampli classe D et la tension +/-40 V pour les LM3886 classe AB :

Alimentation à découpage +/-55 V et +/-40 V pour les amplis

Pour le schéma de l’alimentation à découpage pour ampli :

Alimentation à découpage pour ampli audio avec IRS2153D

Réalisation de l’ampli audio

La connectique est faite de borniers RCA issus d’anciens lecteurs DVD. Des LED rouges indiquent la présence de tension (ampli allumé) et les crêtes de puissance grâce à une diode zener en série avec ces LED.

Le boitier de l’ampli est un fond en agglo de 15 mm standard et les côtés sont en contreplaqué

Ampli classe D (IR2184 et IRFB4620) + classe AB (LM3886) : la réalisation

Les connexions RCA (entrée audio) reposent sur un bornier à 4 RCA issu d’un ancien lecteur DVD. Les bornes RCA sont reliées deux par deux pour permettre de brancher un autre ampli :

Connecteur et LED de l’ampli

Les potentiomètres mono pour les 3 voies sont soudés sur une petite carte (à gauche). Les LED sont des indicateurs de crête (CLIP) basés sur des diodes zener.

Indicateur Clip ultra simple

Le ventilateur est à l’arrêt tant qu’il n’y a pas de musique. Cela permet un fonctionnement silencieux et une absence d’usure et de poussières lorsque l’ampli fonctionne très peu.

Ventilateur 12V piloté par le signal audio

Conclusion

Les amplis classe D sont beaucoup moins encombrants que les amplis classe AB ou B au niveau du radiateur. L’alimentation à découpage permet de réduire considérablement le poids de l’ampli, ce qui le rend idéal pour le transport vers des soirées animées !