Réalisation et schéma ampli audio 2x50W

Les transistors Darlington BDW42 et BDW47 sont tout à fait adaptés pour réaliser des amplis audio puissants et simples. On peut aussi utiliser les Darlington TIP142 et TIP147 qui sont plus puissants avec leur boitier plus grand (TO247).

Cet article présente une petite maquette d'ampli audio 2 x 50 Watts RMS minimaliste, mais avec alimentation à découpage. L'ampli audio est basé sur des transistors Darlington BDW42 et BDW47 (100 Volts, 15 Ampères, 85 Watts).

Réalisation rapide d'ampli audio 2 x 50 W avec transistors BDW42 et BDW47

Construction de l'ampli

Les éléments externes à l'ampli sont : les entrées RCA, le réglage de volume, le bouton marche arrêt, le bornier des haut parleurs et une LED.

Entrée audio : Bornier RCA fixé sur la planche de l'ampli

Les 2 radiateurs sont séparés. Il faut en faire 2 assemblages isolés parce qu'ils seront à des potentiels différents (+Vcc et -Vcc : collecteurs des Darlington).

Placement des éléments de l'ampli : radiateurs séparés pour les transistors NPN et PNP

Venons-en aux détails des circuits de l'ampli.

Alimentation à découpage +/- 28 V

L'alimentation à découpage repose sur une structure en demi pont. On retrouve cette structure à 2 transistors dans la plupart des alimentations de PC mais aussi dans des alimentations à découpage pour amplis professionnels (série PLX de QSC Audio, alimentation de l'enceinte amplifiée Mackie SRM450 v2, etc). Les détails de cette alimentation pour ampli sont ici :

Alimentation à découpage pour ampli audio

Alimentation à découpage +/-28 V symétrique pour ampli 2 x 50 W

Cette alimentation peut délivrer 700 Watts pendant quelques secondes.

Alimentation à découpage pour ampli : vue de haut

Alimentation à découpage pour ampli : vue de dessous

L'isolation entre la partie primaire et la partie secondaire (accessible via les borniers audio) doit faire au moins 6mm de distance. C'est la zone bien visible de séparation.

Module d'ampli 2 x 50 W stéréo

Une carte en bakélite simple face cuivre nu est grattée au cutter et fer à souder, et aux ciseaux pour les détails (petits ilots à isoler d'une plus grande piste) :

Réalisation de circuit imprimé avec un cutter

Quant aux ciseaux :

Réalisation de circuit imprimé avec des ciseaux

On se passe de l'insoleuse et du perchlorure de fer !

Le schéma de l'ampli 2 x 50 W est présenté ici :

Ampli ultra simple 50W

Voici donc la réalisation finie du circuit d'ampli : CMS pour les petits transistors et les diodes. Les composants traversants sont aussi montés côté pistes. Cela offre un double avantage :

- fixation facile du circuit imprimé sur la planche

- pas besoin de miniperceuse pour faire passer les pattes !

Les transistors CMS utilisés sont :

• BC846 : transistor NPN 100 mA 65V (équivalent au BC546 mais en CMS boitier SOT23)
• BC856 : transistor PNP 100mA 65V (équivalent au BC556 mais en CMS boitier SOT23)
• LL4148 : diode petits signaux équivalente à la classique 1N4148 mais en CMS

Les transistors de puissance sont des Darlington 80 V 15 A : BDW42 et BDW47. Leurs principales caractéristiques sont :

• Ic = 15A continus
• Ptot = 85W
• Vce = 100 V
• gain hfe = 2500

Pour un ampli de 50 W alimenté en +/-28 V, une paire de transistors Darlington moins performante convient aussi : TIP132 et TIP137 (100 V, 8 A, 70 W) aussi en boitier TO220. On peut même se contenter de TIP122 et TIP127 (100 V, 5 A, 65 W).

Transistor Darlington BDW42 monté sur radiateur

Réalisation de la carte d'ampli 2 x 50 W : vue côté cuivre, CMS et traversants

Montage des transistors de puissance sur radiateur : résistance thermique

La résistance thermique décrit l'écart de température entre la jonction (partie active du transistor) et le boitier ou le radiateur. Pour une meilleure dissipation de la chaleur (et donc une température de la jonction plus faible), on a intérêt à ne pas mettre de mica ou de silicone (type Mylar ou SilPad). On gagne 20 à 50 % de dissipation. A titre indicatif :

• Résistance thermique jonction boitier (Rjc) pour un BDW42 ou BDW47 : 1,5 °C/W
• Résistance thermique boitier radiateur (Rcs) pour un boitier TO220 : 0,4 à 1 °C/W sans isolant
• Résistance thermique boitier radiateur (Rcs) pour un boitier TO220 : 1 à 3 °C/W avec isolant

Les radiateurs se trouvent donc au potentiel du collecteur (qui est la semelle métallique du BDW42 ou BDW47). C'est pourquoi il faut isoler les 2 radiateurs : l'un est à -28 V, l'autre à +28 V.

On retrouve cette astuce chez QSC et chez Crown (Amcron).

Réalisation du réglage du volume de l'ampli

Un potentiomètre stéréo est monté sur un bout de circuit. Il est câblé de façon classique, les masses gauche et droite sont communes.

Potentiomètre stéréo de l'ampli 2 x 50 W

Tests de l'ampli

On peut insérer une ampoule halogène ou à incandescence de 40 W à 60 W en série avec l'ampli pour la première mise sous tension. On évite ainsi des dégâts en cas d'erreur, comme sur ce montage prudent pour éviter de faire sauter les plombs et sa réalisation !

Montage pour ne jamais faire sauter les plombs

Vérifier les tensions d'alimentation (par exemple +25 V et -25 V environ)

Vérifier les tensions continues en sortie d'ampli (doivent être entre -0,3 V et +0,3 V)

Mettre le volume au minimum, brancher un haut parleur et une entrée audio, et augmenter le volume...