Réalisations d'amplis classe D 500 Watts

Cet article présente plusieurs réalisations d'amplis classe D de grande puissance alimentés par une alimentation à découpage. L'avantage de ces réalisations réside dans le poids très réduit, l'encombrement minimum et une construction de boitier assez simple. Réaliser un ampli classe D est préférable en CMS mais les composants traversants peuvent aussi convenir. Le routage est essentiel pour assurer une bonne fiabilité et nécessite une bonne compréhension des passages des courants.

Voici donc la présentations de plusieurs réalisations d'amplis classe D. Les schémas et autres données figurent au bas de l'article.

1. Réalisation d'ampli classe D 2 x 300 Watts

Ici, il s'agit d'une réalisation d'ampli classe D avec alimentation à découpage sur le même circuit imprimé. Le circuit imprimé unique permet un assemblage simple de l'ampli et un nombre minimum de connexions.

ampli classe d 500w simple

Réalisation de l'ampli classe D 2 x 300 Watts

La tension d'alimentation est de +/-58 Volts environ à vide et chute à +/-52 Volts à pleine charge (4 Ohms). La tension maximale délivrée à une charge de 4 Ohms (à 1 kHz) est de 35 Volts efficaces, soit une puissance de 306 Watts RMS.

Les détails de la constructions de cet ampli figurent ci dessous.

Alimentation à découpage en demi-pont avec IRS2153D

L'alimentation à découpage est basée sur un transformateur récupéré d'une alimentation ATX de PC fixe. L'électronique de commande est un demi-pont fait de deux transistors mosfet 20N60C3 pilotés par un driver IRS2153D.

ampli classe d 1000w

Alimentation à découpage : transistors 20N60C3 et driver IRS2153D

Le transformateur de l'alimentation ATX a été mis en place :

ampli classe d 1000w simple

Transfo ATX pour alimentation à découpage

Il est pertinent d'utiliser ce type de transformateur parce qu'il était initialement dans une alimentation qui l'utilisait dans des conditions proches. Pour les problèmes de CEM, il est conseillé de respecter la polarité du primaire : une borne est relié aux transistors et son potentiel est oscillant (point chaud) et l'autre est relié, via un condensateur de 1 uF 250 Volts, au point milieu des condensateurs polarisés (point froid).

La partie audio est elle aussi réalisée par un demi-pont de transistors Mosfet 200V 25A (IRFB4620 ou IRFB5620) piloté par un IR2184 :

ampli classe d 500w simple

Ampli classe D 300 Watts : deux IRFB4620 en demi-pont pilotés par un IR2184

La vue d'ensemble du circuit imprimé étamé (13 x 15 cm) assemblé de l'ampli et de l'alimentation à découpage :

realiser ampli classe d simple

Vue de dessous du circuit imprimé de l'ampli

ampli classe d 500w ultra simple

et de l'autre côté :

ampli classe d 300w

Réalisation de l'ampli classe D et de l'alimentation à découpage

Les inductances de l'ampli classe D sont des Murata 1447385c (47 uH 8,5 A). La gaine thermo et le scotch ont été démontés pour laisser apparaître le bobinage :

filtre sortie ampli classe D LC

Inductances Murata 1447385c 47 uH 8,5 A (filtre de sortie de l'ampli classe D)

Les composants CMS offrent un encombrement réduit et un montage très rapide : pas de perçage du circuit imprimé.

protection ampli classe d

Détail des résistances 0,1 Ohm pour la protection contre les courts-circuits : 25 mOhms (4 résistances en parallèle)

Les parasites liés à l'intermodulation entre les deux canaux sont supprimés par l'ajout d'un condensateur qui synchronise un canal sur l'autre :

intermodulation ampli classe D schema

Intermodulation résolue par la synchronisation d'un canal sur l'autre

Le but est qu'au repos (sans musique) les deux canaux de l'ampli oscillent à la même fréquence (autour de 200 kHz).

Montage du boitier de l'ampli classe D

L'ampli est réalisé en contreplaqué peint en bleu. Les planches sont vissées et collées. Le cadre constitue la structure de l'ampli :

schema ampli classe D simple

Construction de l'ampli classe D

Le potentiomètre est fixé sur une plaque de plastique elle-même fixée par derrière. Le bouton est ainsi relativement en retrait de la face avant et sera ainsi protégé :

schema ampli simple classe D

Potentiomètre de réglage de volume de l'ampli classe D

ampli classe d 1000w simple

Connexions RCA (entrées) et haut-parleurs (sorties) de l'ampli

Le boitier de l'ampli est complété en bas par une plaque de plastique gris fixée à 5 mm de distance des bords en contreplaqué pour l'aération (ventilation forcée). Des entretoises garantissent cette distance pour le bon refroidissement de l'ampli. La faible largeur de l'ouverture empêche qu'un doigt vienne toucher des parties sous tension (le primaire de l'alimentation de l'ampli).

schema ampli classe D ultra simple

Boitier réalisé de l'ampli classe D

schema ampli classe D 500W 1000W

Ampli classe D 2 x 300 Watts réalisé en contreplaqué

Les connecteurs s'intègrent très bien à l'arrière de l'ampli :

ampli classe D ultra simple

Connecteurs RCA de l'ampli classe D

ampli classe d 1000w schema simple

Bornier haut-parleur de l'ampli classe D

La réalisation achevée de l'ampli classe D est fonctionnelle, ultra légère et compacte (circuit imprimé : 13 x 15 cm).

Une deuxième version a été réalisée avec un circuit imprimé encore plus petit (11 x 15 cm) :

realiser ampli classe d simple

Ampli classe D 2 x 300 Watts réalisé (circuit imprimé : 11 x 15 cm)

2. Réalisation d'ampli classe D 2 x 150 Watts ultra plat

Un autre ampli classe D a été réalisé au format le plus plat possible. La hauteur étant souvent fixée par le transformateur, les radiateurs et les condensateurs, plusieurs astuces ont été déployées pour cette réalisation.

Transformateur ultra plat de l'ampli classe D 2 x 150 Watts

Un transformateur très plat a été récupéré dans un transformateur électronique de lampe halogène 12 Volts 105 VA. Le transformateur est torique et très plat. Il sera utilisé. Des spires supplémentaires sont ajoutées à la main pour obtenir, après redressement, une tension de +/-39 Volts environ.

Les condensateurs côté primaire sont des 470 uF 200 Volts et au secondaire 3300 uF 50 Volts et sont couchés à l'extérieur du circuit imprimé. Leur diamètre est de 18 mm.

L'ensemble des pièces de ce petit ampli classe D figure ci-dessous :

alimentation ampli classe D

Réalisation en cours de l'ampli classe D 2 x 150 Watts

Pour garantir la hauteur minimale (2,5 cm seulement), voici quelques astuces :

  • condensateurs chimiques couchés à l'extérieur du circuit imprimé. Cela permet de gagner la hauteur du circuit imprimé
  • radiateur au profil très bas
  • transformateur issu de transformateur électronique 12 Volts 105 VA
  • ventilateur qui aspire l'air par en dessous

Le contreplaqué est ensuite vissé et collé :

tranformateur électronique ampli classe D

Construction du boitier de l'ampli classe D ultra plat

La réalisation de l'ampli ultra plat :

transfo électronique ampli classe D

Ampli classe D alimenté par un le transformateur d'un transformateur électronique pour lampe halogène

On mesure 170 Watts efficaces à 3 Ohms à 1 kHz par canal (23 V RMS à 1 kHz et 3 Ohms).

3. Réalisation d'ampli classe D (Constant Veb)

Un autre ampli classe D a été réalisé par Constant Veb et son alimentation à découpage sur un circuit imprimé externe sont présentés ici.

realiser ampli classe D 1000W

Ampli classe D complet alimenté par +/-60 Volts

L'alimentation à découpage vue côté soudures :

realiser ampli classe D 300W

Alimentation à découpage en demi-pont

et vue côté composants :

ampli classe d 1000w realiser

Alimentation à découpage de l'ampli

Une autre version de l'alimentation à découpage pour cet ampli classe D :

alimentation decoupage ampli classe D

Alimentation à découpage de l'ampli (autre version)

ampli classe d 500w ultra simple

Alimentation à découpage de l'ampli (une autre version, encore)

schema ampli classe D simple

Alimentation à découpage de l'ampli (une autre version, toujours...)

Sur cette alimentation, le redressement est fait pour chaque alternance par deux diodes rapides MUR420 (200 Volts, 4 Ampères) montées en parallèle :

alimentation ampli classe D 1000W

Alimentation à découpage : redressement fait par des diodes MUR420

Chaque canal d'ampli classe D est monté sur un circuit imprimé séparé :

ampli classe d 500w mono

Amplificateur classe D canal droit

ampli classe d 1000w mono

Amplificateur classe D canal gauche

Les deux amplis sont identiques.

4. Réalisation d'ampli classe D pour caisson de grave et satellite

Deux circuits imprimés ont été réalisés pour un système complet d'amplification. Chaque circuit imprimé possède son alimentation à découpage +/-60 Volts, ses deux canaux d'amplis classe D et un limiteur à diodes et ampli op TL072.

ampli classe D subwoofer

Circuits imprimés d'amplis classe D

Le premier circuit imprimé comporte ces fonctions :

  • filtre passe bas avec réglage de fréquence de coupure (potentiomètre) pour caisson de grave
  • réglage du volume
  • amplis bridgés pour obtenir 1 x 500 Watts RMS à 8 0hms
  • synchronisation des amplis classe D pour éviter le sifflement dû à l'intermodulation

Le second circuit imprimé d'ampli comporte ces fonctions :

  • filtre passe haut (fréquence fixe) pour satellites
  • réglage du volume
  • amplis classe D stéréo pour obtenir 2 x 250 Watts RMS à 4 0hms
  • synchronisation des amplis pour éviter le sifflement (intermodulation)

Un des circuits imprimés nus ressemblait à ceci :

schema ampli classe D 500W

Ampli classe D avec filtre passe haut : circuit imprimé nu

La gravure a été faite à l'envers pour que l'encre du typon soit du côté du circuit imprimé et non du côté de l'insoleuse : la finesse de gravure est meilleure.

ampli classe d 500w tres simple

Potentiomètres câbles à l'extérieur (pour montage dans une estrade de théâtre)

Vus de la face cuivre :

realiser ampli classe d 500W simple

Vue de dessous des amplis classe D et de leur câblage

Le câblage est réalisé avec du câble blindé. Les conducteurs actifs sont repérés par leurs couleurs et permettent un montage des potentiomètres assez facile :

construire ampli classe d 1000w simple

Montage des potentiomètres des amplis classe D

ampli classe d 500W 1000w simple

Montage des potentiomètres des amplis classe D (autre circuit imprimé)

Côté puissance, les transistors IRFB4620 (200 Volts 25 Ampères) sont montés sur un radiateur récupéré dans une alimentation ATX :

schma ampli classe d 100w simple

Transistors Mosfet IRFB4620 de l'ampli classe D

Les boitiers des transistors non isolés sont au potentiel +60 Volts.

5. Autres réalisations d'ampli classe D

Réalisation d'un ampli pour caisson de basse 250 Watts

Selon les mêmes considérations, un module pour un caisson de basse (filtre actif avec réglage de fréquence de coupure et ampli classe D) a été réalisé :

realiser ampli classe d simple subwoofer

Ampli classe D et filtre actif passe bas caisson de basse

Le caisson de basse est dans l'esprit du caisson RS 15 SUB A de Power Works.

Réalisations d'un ampli classe D avec transformateur classique

Ici, un transformateur classique alimente un ampli classe D :

ampli classe d 1000w caisson grave

Transfos multiples : secondaires mis en série

Un transfo 2 x 24 Volts 200 Va et deux transfos 12 Volts 50 VA sont montés avec le primaire en parallèle et les secondaires mis en série pour obtenir un équivalent de 2 x 36 Volts 300 VA.

Une autre réalisation d'ampli avec transformateur classique est détaillée ici :

Ampli classe D et alimentation par transformateur

Un module d'ampli pour ampli de basse a été construit autour d'un transfo 350 VA 2 x 40 Volts :

schema ampli classe D ultra simple

Ampli classe D et transformateur classique

Ce transfo a été adapté et provient d'un ampli Sansui AU7700 fonctionnant en 115 V.

Amplificateur avec préampli micro chant

Un amplificateur avec un préampli micro chant pour brancher deux micros séparés ainsi qu'une source de son ligne (lecteur CD, téléphone, ordinateur) est présenté ici :

Ampli classe D avec préampli micro chant

Amplis classe D avec transformateur classique

Intégrant à la fois un transformateur torique pour la partie aigu et une alimentation à découpage pour la partie grave (caisson de basse), les deux amplis classe D sont montés dans la même boite :

ampli classe d 1000w simple caisson basse

Eléments à monter dans l'ampli

La réalisation terminée figure ci dessous :

ampli classe D alimentation decoupage

Le dernier ampli présenté ici, avec son transformateur d'alimentation à découpage monté séparément :

ampli classe d 1000w simple basse

Ampli classe D 500 Watts avec transformateur monté à part

La partie alimentation ne comporte que le primaire est repose sur le classique demi-pont à transistors 20N60C3 piloté par le driver auto oscillant IRS2153D.

Mot de la fin

De multiples réalisations d'amplis classe D sont présentées ici et intègrent toutes le même principe autour de l'amplificateur lui-même. Les variantes sont faites sur l'alimentation - à découpage ou à transformateur classique - et sur le boitier et la connectique.

6. Références : schémas d'amplis, astuces et conseils

Schéma d'ampli classe D

schema ampli classe D 500W

Schéma ampli classe D 300W - 500W

Synchronisation et intermodulation entre deux amplis classe D :

Intermodulation : comment synchroniser deux amplis classe D par un condensateur

Filtre actif passe bas pour caisson de basse

Filtre actif 2nd ordre pour caisson de basse