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Silence Amp 2x40W
#1
Bonjour,

Comme c'est la fête au travaux chez moi, impossible d'avancer sur mes autres projets en cours. C'est le bon moment pour lancer un nouveau projet audio (puisque qu'il faut juste mon ordi pour faire toute la conception).
Alors toujours pour mon projet global d'un système complet audio / vidéo, et dans la série "Silence" machin, c'est parti pour le "Silence Amp", un ampli de puissance. Il sera utilisé en large bande ou juste pour alimenter mes infraflex en cours de réal.


pour être assez précis, les caractéristiques prévus :
  • 40 Wrms dans 8 ohms, 80 Wrms dans 4 ohms, encore un peu plus dans 3 ohms...
  • Sensibilité : 2 Vrms
  • module "ampli de tension" classe A à conso constante,
  • module buffer de puissance en pont en classe A glissante
  • une alim linéaire double mono pour la partie ampli de tension
  • une alim SMPS mono tension + filtrage complémentaire pour les buffers de puissance
  • Fonctionnement en boucle ouverte pour chaque module d'amplification
  • concept "Silence" comme sur mon préampli
  • Disto : pas trop élevée mais sinon on s'en fout
  • bande passante, là on s'en fout pas : déphasage < 5° à 20KHz
A part l'alim à découpage, c'est full-DIY et schémas maison à transistors.

Concernant la classe A glissante, le but est de pouvoir fournir au minimum 2x80Wrms dans 4 ohms, soit 2x160W crête sans aucun blocage des transistors de sortie tout en ayant un consommation repos de l'ordre de 2x30W. Pour sortir 160W crete dans 4 Ohms en classe A, avec un push-pull classique il faut une dissipation d'environ 380W. Là,   avec 30W ont dépense 10 fois moins de calories au repos, (Certes, au prix d'une disto plus élevée, surtout en boucle ouverte).  Lorsque qu'on balance les paquets de watts dans la charge, la dissipation doit rester à peu près la même. Donc radiateur pas trop gros en prévision.


J'ai déjà présenté dans un autre fil le concept de silence amplification. Juste un petit résumé pour que ce fil  se suffise à lui-même... Il s’agit de mettre en œuvre un système d’amplification limitant la sensibilité aux perturbations induites par les boucles de masse et les courants de fuites. En d’autre terme il s’agit de limiter les effets d’une différence de potentiel de masse entre la source et l’ampli. La solution proposée repose sur les éléments suivants :
  • L’amplification de l’étage d’entrée est différentielle (mais pas symétrique). On amplifie la différence de potentiel entre le point chaud et le point froid de la source et non pas, comme il est fait habituellement, entre le point chaud et la masse locale.
  • Pour amener les points chaud et froids de la source jusque l’ampli sans modification, et sachant que tout câble à une impédance, on fait en sorte qu’il n’y ait pas de courant indésirable dans les fils véhiculant l'audio de la source et à l'ampli.
  • Il faut bien une « liaison équipotentielle » entre l’amplificateur et la source. C'est réalisé par un fil dédié lequel transporte éventuellement les courants parasites causés ou cousant la différence potentiel de masse entre les deux équipements.
Le schéma de principe d'un canal de l'ampli est celui-ci :

[Image: 540946SilenceAmpPrincipedefonctionnement.png]

Chaque canal est constitué d'un ampli de tension full différentiel puis d'un buffer de puissance lui aussi full différentiel. Le premier est alimenté en +/-18V avec une alim linéaire, et le second avec une alim SMPS resonnante (du genre connexelecontric). Comme le buffer doit être alimenté avec une seule tension, il doit être attaqué en audio autour de Vcc/2. Comme l'ampli de tension est centré sur son 0V local, on connecte le rail 0V local du buffer sur le -18V et on ajoute une petite chute de tension supplémentaire pour répartir les 28V d'alim comme il faut sur les rails d'alim du buffer (environ +/-14V). Le tout est connecté à la terre (commune avec la source) donc en direct coté ampli de tension et au travers d'un condo coté buffer.


Jacques
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#2
Et c'est reparti Big Grin
Mon système full DIY - ICI
Ni âme ni science, seul l'instinct dévoué. Simple humain en errance, cherche une étoile à louer. On est le centre de rien, perdu dans le vide cosmique. Au rayonnement incertain, on cherche un sens si comique. Vivre, c'est s'accepter... Vivre ! c'est s'accepter ! Mon étoile est toute trouvée !


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#3
Ca ne s'arrêtera donc jamais  Rolleyes
Big Grin Big Grin Big Grin
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#4
Et encore heureux !!!

Tu sors tellement des sentiers battus, et te posant de tellement bonnes question et réponses par concepts orignaux, qu'est c'est hyper enrichissant à suivre !!
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#5
Bonjour Jacques.

Chouette projet. Tu es sure pour la dissipation? Un monstre pareil va dégager de la chaleur. Quel est en gros ton rendement?

Fredo.
Pc Sous Foobar, carte son Asus Essence St, Ampli diy classe A de 5W, TL de Faital 4 poucesTL de fostex Fe127,  my pinterest  Big Grin
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#6
(06-15-2016, 06:03 AM)Fredo a écrit : Bonjour Jacques.
Chouette projet. Tu es sure pour la dissipation? Un monstre pareil va dégager de la chaleur. Quel est en gros ton rendement?
Fredo.

En réponse les simulations Spice...

1/ Dissipation de l'étage de sortie en fonction du signal sur 8 ohms. Sur toute la plage dynamique on dissipe entre 24 W et  39W instantané. J'ai prévu des radiateurs pas énormes de 0.85K/W. Ce qui nous fait, dans une pièce de 20°C une température de radiateur de ((39+24)/2)*0.85+20 soit 47°C.

[Image: 993926VirtualBoxXP115062016214907.png]

2/ Rendement sur charge de 8 ohms, je trouve 58% si je ne me suis pas trompé dans les formules

[Image: 996088VirtualBoxXP115062016213454.png]

3/ Rendement sur charge de 4 ohms : 64%

[Image: 769987VirtualBoxXP115062016213637.png]

Sa tient sans blocage de transistor jusque 3 ohms (rendement encore un peu mieux).


Puisque qu'on est dans les simulations...

Distorsion à 1W / 20KHz sur 8 ohms : 0.008% essentiellement H3 (étage en pont)

[Image: 816619VirtualBoxXP115062016223034.png]

Distorsion à 20W / 20Kz sur 8 ohms : 0.012% essentiellement H3/H5
mais de 20 à 40W H2/H4 sortent du bois...

[Image: 152388VirtualBoxXP115062016223414.png]

Bande passante et phase : 0-400KHz à -3dB, 4° à 20KHz

[Image: 603369VirtualBoxXP115062016224655.png]
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#7
et bein.

Encore une réalisation monstrueuse en route.

vivement la suite.
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#8
Je comprends pas, ton avant dernier graph (avant l'édit), l'alim fourni 140Wrms (courbe rouge) et la charge absorbe 90Wrms.... ce qui fait 50W a dissiper en chaleur. On est au dessus des 39W instantanés max que tu avais prévu ! Non ?
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#9
Bon jacques je vas encore t’embêter. C'est quoi ton histoire de classe a glissante? Peut tu développer STP? enfin si c'est pas top secret de la NaSA colombienne. Chose que je comprendrais bien sure.

fredo
Une bière à la main. Smile
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#10
(06-16-2016, 09:16 AM)AZP a écrit : Je comprends pas, ton avant dernier graph (avant l'édit), l'alim fourni 140Wrms (courbe rouge) et la charge absorbe 90Wrms.... ce qui fait 50W a dissiper en chaleur. On est au dessus des 39W instantanés max que tu avais prévu ! Non ?

Bien vu Antoine (On te la fait pas toi  Big Grin ).
La courbe instantanée c'est sur 8 ohms.
La courbe  avec l'alim à 140W c'est sur 4 ohms. Donc oui, sur 4 ohms je vais dissiper plus. Mais... je vais brancher une charge de 8 ohms donc je retiens sur la durée de fonctionnement les 31.5 W en moyenne.
Les 4 ohms, c'est juste une capacité transitoire de l'ampli à fournir la patate en cas de besoin comme sur les transitoires ou quand la FCEM du HP fait des siennes. Ca ne sera jamais un fonctionnement sur la durée. Mais je voulais rester en classe A même dans les cas très difficiles.
En plus mon simulateur il exagère un peu la puissance RMS car quand on fait le calcul exact à partir des tensions et de  la charge sur un sinus, on doit obtient un peu moins...

(06-16-2016, 12:48 PM)Fredo a écrit : Bon jacques je vas encore t’embêter. C'est quoi ton histoire de classe a glissante? Peut tu développer STP? enfin si c'est pas top secret de la NaSA colombienne. Chose que je comprendrais bien sure.

fredo
Une bière à la main. Smile

La classe A classique : tu fixes un courant de bias à valeur constante et suffisamment élevée pour qu'aucun transistor ne se bloque.
La classe AB classique : tu fixes un courant de bias à valeur constante et assez bas pour ne pas consommer sans signal mais si le signal dépasse une valeur de quelques Watts tu as des transistors qui se bloquent.
La classe A glissante (ou adaptative) : tu fixes un courant de bias qui varie en temps réel : plus faible que la classe A classique sur signal faible pour ne pas dissiper beaucoup  et élevé sur signal fort pour éviter le blocage des transistors.

Ce qui me semble important (juste ma conviction) c'est qu'il y ait toujours dans un transistor qui sort de l'audio un "di/dt" non nulle (pas de classe AB) et limité (pas de fonctionnement en commutation qui affolent les capacités parasites). La classe A classique fait cela à merveille. La classe A adaptative un petit moins bien mais c'est plus économe.
Je vais présenter le schéma du buffer et une petite simu de l'étage de sortie pour expliquer ça plus concrètement.
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