Torique
#21
RE: Torique
Je me posais aussi la question du cheminement intellectuel qui mène à ce schéma!
Christian

Lecteur CD STUDER A730 - Tuner PHILIPS 22AH6731 - AMPLIS - WE300B  - K209+ Grand_Floyd  option tantale/argent - LE CUBE - Platine THORENS TD318 + DL103 PRO + PRE-PRE et RIAA PACIFIC - Enceintes AUDIOREFERENCE 224.- Câbles ISODA en modulation et DeleyCON aux enceintes.
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#22
RE: Torique
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
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#23
RE: Torique
Bonjour Jacques

Je vois bien l'analogie aux tubes dans ton schéma. Mais il est vrai qu'un seul étage qui amplifie avec une CR de surcroit Rolleyes, c'est gonflé.
Je supposes que tu as essayé un déphaseur symétrique?

DAvid
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#24
RE: Torique
Bonjour Jacques,

Démarche et schéma très intéressant!

La distorsion thermique semble bien être le principal défaut des semi-conducteurs pour l'oreille. Alors que ce n'est qu'un effet très secondaire dans les tubes.

Des années en arrière j'avais fait un push pull a cascode flottant qui faisait fonctionner les transistors à puissance constante. La tension Vce était calculée en fonction du courant collecteur avec un multiplieur analogique pour avoir Vce= P/Ic, P étant constante.
De mémoire la stabilisation de puissance obtenue était plutôt bonne, de l'ordre de quelques dizaines de mW. Bien meilleure que la distorsion, l'ampli fonctionnait sans contre réaction! Malgré les mesures de distorsion élevées le résultat d'écoute était plutôt pas mal. Malheureusement le schéma n'a pas résisté aux déménagements et changements de disques durs.

Peut être tu l'as déjà pris en compte, les Fet's ont un courant pour lequel les dérives thermiques sont pratiquement nulles. Je n'ai pas vu de courbes en fonction de la température dans le datasheet du 2sk241, parfois les fabricants les donnent.
A mon avis faire fonctionner le Fet à ce courant devrait positivement s'entendre.

Joël
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#25
RE: Torique
Bonjour Joel,

Merci pour ce retour d'un grand interêt.
Habituellement, pour avoir un dissipation constante je choisis l'option courant constant + Vds constant en même temps comme ça tout est gelé même les capacités parasites.
Mais parois, comme ici, on a besoin d'avoir un courant variable et c'est donc impossible. Ta solution est excellente. Il y a juste les limites à faible puissante (donc Vds très élevé à imposer). Comment as-tu géré ce problème ?

J'ai envisagé aussi de mon coté cette solution, la seule autre qui donne une puissance réellement constante. J'ai des AD633 qui attendent dans un tiroir pour un test.

Sinon, concernant le FET, il est polarisé pour avoir une dissipation constante sans faire intervenir la fameuse valeur du courant au point d'invariance thermique. Je n'ai pas eu le courage de mesurer celle du 2SK241, c'est compliqué à réaliser comme mesure. De plus, J'ai bien peur que cette valeur ne soit aussi largement distribuée que l'Idss. Je ne connais que celle du 2SK30AGR qui est de 0,25mA (mesures de P. Johannet), trop bas pour attaquer un étage de sortie sans mettre autre chose entre et qui aura lui aussi sa disto thermique...
Au simulateur, la modulation thermique est de 0.5mW à pleine échelle. C'est quasi nul. Ca semble fonctionner naturellement dans une config du style déphaseur cathodine et c'est assez peu sensible aux variations de composants, pour les valeur de tension d'alim choisies. C'est pour ça que j'ai choisi ce déphaseur. Sur le proto je n'ai pas encore mesuré, ce sera certainement moins bon. Mais 1mW de puissance modulée sera déjà très bien.

Cdlt. Jacques
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#26
RE: Torique
Bonjour Jacques

je n'ai plus les détails de la réalisation, je n'ai plus les schémas et c'était il y à 20 ans... De mémoire j'avais du imposer un courant minimum probablement avec une diode empêchant la tension vgs de descendre trop bas. Ca parait faisable dans ton schéma.
Une autre possibilité serait une zener entre drain et gate des mos de commande. Si la tension Vds monte de trop la zener fait conduire le mos et le courant qui en découle limite alors la tension par l'intermédiaire du multiplieur. C'est une boucle dont il faut gérer la stabilité mais ça parait jouable. La boucle autour du multiplieur n'a pas besoin d'être très rapide, l'inertie thermique de la puce va absorber le delta de puissance en haute fréquence. Le simulateur est d'une grande aide!

1mW de delta P dans le Fet n'est pas si rien. Il faut voir en terme de température et la résistance thermique d'un boitier TO92 fait 250°C/W, Celle d'un IRF520 est 100 fois plus faible. Du coup le delta T° du fet n'est plus si éloigné de celui du mos.
En prenant en considération les capacités thermique des 2 boitiers le delta T°du fet risque fort de devenir plus important que celui du mos.
Et avec un cascode piloté par le multiplieur c'est encore bien pire! A mon avis ce serait dommage.

Pour la dispersion du courant d’indifférence thermique je ne sais quoi dire. Je me souviens avoir fait des mesures mais je n'ai plus les résultats... Dommage.

A mon avis la mesure pourrait n'être pas si compliqué. Une source de courant ajustable dans la source, la gate polarisée avec une tension fixe, une mesure de la tension Vgs et les doigts comme source de chaleur. Comme le sens de variation thermique s'inverse de part et d'autre du courant d'indifférence, le trouver ne devrait pas être trop long.
Mais bon il faut le faire quand même!

Joël
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#27
RE: Torique
jsilvestre a écrit :1mW de delta P dans le Fet n'est pas si rien. Il faut voir en terme de température et la résistance thermique d'un boitier TO92 fait 250°C/W, Celle d'un IRF520 est 100 fois plus faible. Du coup le delta T° du fet n'est plus si éloigné de celui du mos.
En prenant en considération les capacités thermique des 2 boitiers le delta T°du fet risque fort de devenir plus important que celui du mos.
Et avec un cascode piloté par le multiplieur c'est encore bien pire! A mon avis ce serait dommage.

Je me suis effectivement fixé un delta P à peu près identique entre les deux étages en prenant en compte les différences de boitier. En fait, à la simu, avec le 2SK241 j'ai en fait 0.03mW à pleine modulation et 300mW sur les MOS. Je dois dire que le montage simple inverseur avec un transistor bien choisi (à première vue gain élevé, Idss élevé et forme quadratique du courant correcte) sembler donner des résultats de variation thermique assez stupéfiants, sans prendre en compte le point d'indifférence thermique, pas géré par la simu de toute façon.

   

Pour revenir au sujet, je posterai quelques oscillogrammes du torique dès que j'aurai trouvé de quoi injecter de vrai signaux carrés (ma carte son filtre sévèrement)...

Cdlt. Jacques


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#28
RE: Torique
Effectivement 30µW ça va le faire!
As-tu déjà écouté cet ampli ou est ce encore une maquette sous perfusion?

Joël
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#29
RE: Torique
J'ai écouté un canal seulement.
Depuis j'ai ajouté un filtre LC après l'alim à découpage.
Puis après avoir fait des petites modifs j'ai mal rebranché et j'ai explosé les transistors de sortie. Faut réparer avant de tester en stéréo Sad
Cdlt. Jacques
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#30
RE: Torique
Ah! Les joies du DIY...

Joël
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