Bonjour Jean-Yves, G-Floyd, à tous,
Vous expliquez mes choix pour cet ampli pourrait bien prendre des pages... J'essaie toutefois une synthèse en un post...
Je ne me suis appuyé sur aucune étude particulière pour concevoir cet ampli. C'est une exploration personnelle des concepts généralement mis en œuvre dans les amplis à tube mais transposés en solid state. En plus de l’intérêt exploratoire (pour moi tout du moins), j'y vois un certain nombre d'intérêts techniques (simplicité, rendement, courants faibles, liaisons)
Ce petit projet se veut une plateforme de test dans laquelle je compte garder globalement une architecture fixe (PP/transfo de sortie, l'alim à découpage HT) et essayer différents schémas d'amplification à transistors. Celui-là étant en fait le schéma V8, mais c'est le plus simple, donc bien pour commencer mes petites manips.
Une fois le cadre tracé, pour arriver à ce schéma le cheminement est à peu près le suivant:
- 20W à 30W en sortie --> choix d'une structure PP
- transistors HT dispos actuellement avec capacités parasites pas trop mauvaise dans les 600V… Donc choix d'une tension de 400V max au primaire donc 200V d'alim (et possibilité de faire une demande auprès d'un fabricant sympa pour me fournir une alim SPMS résonnante de 200V)
- Utilisation d’un torique en sortie suite à lecture des conceptions très intéressantes de vapkse et des oscillogrammes présentées (qui m'ont mis sur les fesses). 2x25V/500VA, testé par vapkse avec succès et tout à fait compatible avec mes choix de tension au primaire et la puissance attendue en sortie.
- Qui dit courant faible dit possibilité de mettre en œuvre de la classe A quadratique qui avec la solution à transfo permet d'avoir un rendement vraiment au top tout en étant en classe A.
Concernant ce schéma, la conception part du push-pull de sortie lequel porte à lui seul tous les choix techniques évoqués plus avant...
- le choix de la classe A quadratique implique un pilotage du transfo en courant pour rester simple car ce qui est quadratique dans un transistor c'est la fonction de transfert tension/courant. Pas top coté distorsion au niveau de l'addition des courants du PP et aussi au niveau du transfo (relation B-H) mais pour ce projet je mets la disto à 0.01% de côté et ça reste corrélé au signal ce qui pour moi est le plus important. On arrive alors naturellement vers le schéma du PP avec les deux MOS en bas du schéma.
- ensuite le gros problème c'est le maintien de l'équilibrage du PP en continu. Contrairement au PP à tube, l'ennemi est la mémoire thermique des transistors. Pour un Vgs donné, le courant de repos se ballade sous l'effet des changements de température de la puce. Il faut donc "vraiment gérer" la distorsion thermique du PP. La solution classique c'est PP + cascode. Elle réduit bien la variation de dissipation d'un facteur 10 à 20 mais c’est pas suffisant pour moi. La solution avec une résistance au drain en série étant défavorable, la meilleure distorsion thermique a été obtenue en régulant précisément la tension Vds des MOS (IRF840 en cascode et régulation via BC550). Plus la tension Vds est maintenue basse mieux c'est. La limite c'est le Vds minimum pour les MOS qui commandent le courant dans chaque branche. Je choix s'est finalement porté sur des IRF520 qui offre la possibilité d'un Vds bas en amplification et de capacités parasites pas trop mauvaises. En plus la régulation de Vds permet une bonne neutralisation des capacités d'entrée du PP ce qui n’est pas bien fait sinon.
Le milieu du schéma c'est un étage d'entrée déphaseur pour permettre d'attaquer l'ampli en asymétrique. Il faut aussi que la disto thermique soit très faible. La solution choisie avec un déphaseur simple à gain unitaire autour du FET 2SK241 permet une variation de dissipation thermique inférieure à 1mW à pleine modulation.
Le reste du schéma concerne les régulations de tension pour alimenter les deux étages indépendamment et la CR qui est en amont, en mode inverseur pour éviter de perturber la dissipation du déphaseur.
Le problème avec ce schéma c'est que le PP apporte tout le gain. On est à la limite pour avoir une CR. Il y a un risque que dans la vraie vie que le gain soit trop faible. Il faudra alors trouver des transistors avec un gm plus élevé, mais en conservant les autres paramètres, si ça existe. Sinon, ce sera un schéma à trois étages...
En pièce jointe : simulation à 20KHz et pleine modulation.
Courbe 1 : tension de sortie et puissance RMS
Courbe 2 : régulation du Vds des transistors du PP
Courbe 3 : variation de dissipation des MOS du PP à pleine puissance (<0.5W) et de l'étage déphaseur (pas visible car trop basse)
Courbe 4 : Courants dans le push-pull pour une classe A quadratique.
Cdlt.
Jacques