Réalisations d'amplis classe D 500 Watts
Nina67 - Mis à jour: jeudi 14 octobre 2021 09:52 Cet article présente quelques réalisations d'amplis classe D de grande puissance avec 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)
Il s'agit ici 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.
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.
Alimentation à découpage : transistors 20N60C3 et driver IRS2153D
Le transformateur de l'alimentation ATX utilisé figure ci-dessous :
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 (l'ampli classe D lui-même) est elle aussi réalisée par un demi-pont de transistors Mosfet 200 V 25 A (IRFB4620 ou IRFB5620) piloté par un IR2184 :
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 :
Vue de dessous du circuit imprimé de l'ampli
et de l'autre côté :
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 et améliorer quelque peu la dissipation de chaleur. Cette modification n'est pas utile en réalité car une grande partie de la chaleur est dissipée non pas dans le fil mais dans la ferrite.
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.
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 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 :
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 :
Potentiomètre de réglage de volume de l'ampli classe D
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).
Boitier réalisé de l'ampli classe D
Ampli classe D 2 x 300 Watts réalisé en contreplaqué
Les connecteurs s'intègrent très bien à l'arrière de l'ampli :
Connecteurs RCA de l'ampli classe D
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) :
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 pour lampe halogène 12 Volts 105 VA. Le transformateur est torique et très plat. Des spires supplémentaires sont ajoutées à la main pour obtenir, après redressement, une tension de +/-39 Volts environ.
Les condensateurs du 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 :
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 :
Construction du boitier de l'ampli classe D ultra plat
La réalisation de l'ampli ultra plat :
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.
Ampli classe D complet alimenté par +/-60 Volts
L'alimentation à découpage vue côté soudures :
Alimentation à découpage en demi-pont
et vue du côté composants :
Alimentation à découpage de l'ampli
Une autre version de l'alimentation à découpage pour cet ampli classe D :
Alimentation à découpage de l'ampli (autre version)
Alimentation à découpage de l'ampli (une autre version, encore)
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 à découpage : redressement fait par des diodes MUR420
Chaque canal d'ampli classe D est monté sur un circuit imprimé séparé :
Amplificateur classe D canal droit
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. Cela peut être utile pour réaliser une sonorisation pour petits concerts ou pourquoi pas des orgues de barbarie. 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.
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 :
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.
Potentiomètres câbles à l'extérieur (pour montage dans une estrade de théâtre)
Vus de la face cuivre :
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 :
Montage des potentiomètres des amplis classe D
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 :
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 :
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 :
Transfos multiples : secondaires mis en série
Un transformateur 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 encore 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 :
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 :
Eléments à monter dans l'ampli
La réalisation terminée figure ci dessous :
Le dernier ampli présenté ici, avec son transformateur d'alimentation à découpage monté séparément :
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 :
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
