Schéma ampli 500W – 1000W simple

Voici le schéma mis à jour d’un ampli simple et très puissant offrant jusqu’à 1000W efficaces à 8 Ohms en fonction de la tension d’alimentation. La particularité de cet ampli est d’être simple et facile à monter. Il produit une puissance élevée avec une tension d’alimentation relativement faible grâce à son montage bridgé. Le haut-parleur voit une tension qui est le double de ce qu’un ampli classique ferait. Nous allons le comprendre.

Schéma de l’ampli 500W à 1000W simple

Voici donc le schéma de l’ampli 500W à 1000W :

Ampli sono de 500W à 1000W : schéma

Puissance de l’ampli, transfo et transistors

La puissance de l’ampli dépend essentiellement de la tension et de la puissance du transformateur utilisé et de rien d’autre ! Les condensateurs de filtrage (par exemple 10000 uF 80 V) ne jouent que peu sur la puissance de sortie.

Quant aux transistors de puissance, ils sont montés en parallèle pour se partager la puissance à dissiper. Si on choisit des transistors plus puissants (qui peuvent dissiper une plus grande puissance en chaleur dans le radiateur) ou qu’on en met davantage en parallèle, on n’augmente pas la puissance de l’ampli. En revanche, on augmente la fiabilité étant donné que chaque transistor sera plus loin de sa limite en température. Lorsqu’on augmente le nombre de transistors, chaque transistor voit moins de courant le traverser et sa tension résiduelle (Vce sat) lorsque l’ampli sature est un tout petit peu plus faible. La tension qu’on peut obtenir sera donc un tout petit plus grande. Voici l’allure de la tension de sortie, lorsqu’on applique un sinus à l’entrée et que l’ampli sature (le son est trop fort) :

Ampli délivrant un signal saturé (en bas)

On constate que ce qui limite l’excursion de tension, c’est la tension d’alimentation. L’ampli ne peut pas générer de tension instantanée supérieure à sa propre tension d’alimentation : il est « au maximum ». En réalité, l’ampli sature toujours 2 ou 3 V avant la tension d’alimentation à cause des chutes de tension dans les transistors de puissance et des résistances d’émetteur.

En résumé : ce qui fait la puissance de l’ampli, c’est son transfo.

Choix du transformateur d’alimentation

La puissance et la tension de sortie d’un transfo sont souvent liées. Il est inutile d’avoir un transfo 2 x 24 V (qui ferait un ampli de 50 W environ) de puissance 1000 VA ! En n’utilisant que 2 x 40 W efficaces (donc environ 120 Watts consommés en tenant compte des pertes dans l’ampli), on sous exploite nettement le transfo.

A l’inverse, un transfo 2 x 60 V qui ne ferait que 100 VA ne serait pas adapté à alimenter un ampli audio classique, prévu pour du 4 ou 8 Ohms. En effet, un transfo 2 x 60 V ferait un ampli de 2 x 400 W efficaces environ.

Pour une même tension de sortie, plus la puissance du transfo est grande, plus le transfo peut donner de courant et donc moins la tension chutera lorsque le transfo débitera (en charge). Ce qui fait que la tension de sortie pourra être un peu plus élevée lorsque l’ampli arrivera à la limite de la saturation.

Voici quelques ordres de grandeurs de transfo (tension et puissances mini) ainsi que de puissances d’ampli qu’on peut obtenir ici :

transfo 2 x 35V 300VA: 400W rms à 8 Ohms

transfo 2 x 40V 400VA: 500W rms à 8 Ohms

transfo 2 x 45V 400VA: 650W rms à 8 Ohms

transfo 2 x 50V 500VA: 800W rms à 8 Ohms

transfo 2 x 55V 650VA: 950W rms à 8 Ohms

transfo 2 x 60V 800VA: 1200W rms à 8 Ohms

On obtient de grandes puissances par rapport à la tension du transfo grâce au fonctionnement ponté (« bridged« ) de cet ampli.

Pour plus de détails sur les transfos d’alimentation pour amplis audio :

Alimentation à transfo pour ampli audio

Choix des transistors de puissance

Le nombre de transistors de puissance utilisé dépend de la puissance de l’ampli.

Transistors MJL21194 / MJL21193

Si on utilise des transistors MJL21194 et MJL21193 (donnés pour 200W de dissipation à Tc = 25°C), on peut compter jusqu’à 200Wrms par paire de MJ21194/MJL21193. Il est prudent de se limiter à 150Wrms par paire de transistors.

Le schéma de l’ampli (avec chaque paire doublée) convient donc tel quel pour une puissance jusqu’à 800Wrms. Si on souhaite faire davantage, il faut ajouter une 3ème paire de transistors MJL21194 / MJL21193, ce qui fera donc un total de 12 transistors de puissance.

Transistors 2SC5200 / 2SA1943

Si on compte utiliser des transistors 2SC5200 et 2SA1943 (donnés pour 150W de dissipation à Tc = 25°C), on peut compter 150Wrms par paire de 2SC5200 / 2SA1943. Au delà, les transistors sont en péril.

A la place de doubler les MJL21194 et MJL21193, il faut tripler les 2SC5200 et 2SA1943 pour faire 800Wrms en sortie.

Ces données-là sont approximatives et dépendent de la qualité du refroidissement (taille du radiateur et ventilation). Pour se faire une idée pratique, il est pertinent d’observer des amplis existants du commerce et de puissance comparable.

Montage des transistors (partie pratique)

On peut monter les transistors de puissance sur un seul grand radiateur :

Montage des transistors de puissance de l’ampli 500W – 1000W

Mais on peut réaliser une astuce pour améliorer la dissipation de chaleur, on peut se passer d’isolant (mica ou silicone) entre les transistors et le radiateur. Dans ce cas, le radiateur est relié directement au collecteur de chaque transistor. Il faut donc utiliser 2 radiateurs isolés électriquement. L’un sera au potentiel +Vcc et l’autre sera au potentiel -Vcc. Attention, il y a donc plus de 100 V entre les 2 radiateurs ! Ne jamais les toucher en même temps lorsque l’ampli est allumé.

Montage de la carte d’ampli

Pour réaliser la carte de cet ampli, quelques détails doivent être pris en compte :

Les transistors drivers Q3 et Q4 (et leurs homologues sur la moitié du bas du schéma) doivent être montés sur de petits radiateurs. On peut imaginer une barrette en alu sur laquelle ils viennent tous se fixer. Il faut les isoler avec rondelle et isolant.

Exemple de typon pour l’ampli 500W à 1000W

La résistance R6 et son homologue sur la moitié du bas doit avoir une valeur ajustée en fonction de la tension d’alimentation. Le but est qu’il y ait entre 1.8V et 2.0V aux bornes de R7 (270 Ohms). Cette tension est importante parce qu’elle polarise les bases des transistors drivers. Si la tension est plus faible, aucun danger, mais distorsion de croisement augmentée (grésillement à très faible volume). Si la tension est trop grande, un courant de repos peut apparaître et au pire, un emballement thermique rapide ! Ne jamais dépasser 2V à ses bornes.

Fonctionnement de l’ampli 500W à 1000W

Pour ceux et celles qui ont suivi jusque là, voici les explications du fonctionnement de cet ampli.

L’étage d’entrée différentiel est basé sur Q1 seulement. L’émetteur de Q1 correspond à la contre réaction. C’est le courant dans R4 qui permet la conduction du transistor Q1. Le gain de l’ampli est donc défini par :

gain = 1 + R4/R3 = 31,

On peut ajuster R3 un peu au besoin. C2 réduit ce gain aux faibles fréquences. C3 et R5 forment le filtre passe haut d’entrée. R5 fixe l’impédance d’entrée.

Q2 sert d’étage amplificateur en tension. D1, D2 et R8 limitent le courant qui peut circuler dans Q2. En effet, il ne peut jamais y avoir plus de 1,2 V aux bornes de l’ensemble D1 et D2. La tension aux bornes de R8 est donc limitée à 0,6 V environ, ce qui fixe le courant maximal à 15-20 mA environ.

C6 et C7 servent à stabiliser l’ampli de façon très efficace. C4 est un condensateur de bootstrap qui crée une source de courant dans R6. R7 crée une tension de 1,8V à 2V qui polarise les bases de Q3 et Q4. C5 stabilise cette tension. Il faut éviter un courant de repos vu que la tension aux bornes de R7 est fixe et ne dépend pas de la température (contrôle de polarisation comme le montage « Vbe multiplier »).

L’étage de sortie est basé sur des paires de transistors de puissance montées en parallèle selon la puissance de l’ampli.

D3 et D4 protègent l’étage de sortie de l’ampli contre des surtensions qui apparaîtraient en cas de forte saturation de l’ampli sur charge inductive (un haut-parleur…). Ces diodes doivent supporter au moins 200 V et 3 A.

La moitié du bas de l’ampli crée la tension en opposition de phase, comme le fait n’importe quel ampli en mode bridge. Ici, l’étage d’entrée est utilisé en inverseur de gain -1. C8 bloque la composante continue issue de la sortie de la première moitié d’ampli.

Le fonctionnement au repos de l’ampli peut sembler curieux. Chaque borne de sortie est en effet à +1,2 VDC environ par rapport à la masse. Il s’agit de la tension Vbe de Q1 additionnée à la tension aux bornes de R4 (10 kOhms) qui est traversée par un courant continu dû à la polarisation de Q1. Le courant collecteur de Q1 va dans la base de Q2.

Test de l’ampli 500W à 1000W

Le plus prudent est d’insérer une ampoule halogène ou à incandescence de 30 à 60W en série avec le primaire du transfo et l’interrupteur pour limiter le courant appelé en cas d’erreur.

Voici un article qui présente l’astuce pour protéger ses circuits :

Tester un circuit sans faire sauter les plombs

Bien sur, on peut pas exploiter la puissance de l’ampli mais dans un premier temps, ce n’est pas le but. Le but est tout d’abord de mettre l’ampli sous tension et mesurer au voltmètre (position DC) les tensions continues. On doit mesurer :

• +1 V à +1,5 V sur chaque sortie (sortie + et sortie -) par rapport à la masse.La tension aux bornes du haut-parleur est de moins de +/-0,2 VDC (offset qui décale très légèrement la membrane)
• 1,8 V environ aux bornes de R7. Attention, lorsque l’ampli sera vraiment sous tension, sans passer par l’ampoule, la tension sera un peu plus élevée vu que l’ampli aura vraiment 230 V, sans la chute de tension aux bornes de l’ampoule.

Si tout cela est correct, on peut brancher un haut-parleur et mettre de la musique à l’entrée de l’ampli… Si la musique est là (une petite distorsion est possible à très faible volume), on peut brancher l’ampli sur la prise de courant (sans passer par l’ampoule) et faire des tests grandeur nature !

Note au sujet de ce nouveau schéma d’ampli

Cet article est une remise à jour du schéma d’ampli 500W – 1000W qui est déjà sur le site depuis maintenant plusieurs années. Bonnes réalisations à vous !