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Une alimentation doit fournir une tension précise et complètement stabilisée en
regard des perturbations de toutes sortes provenant du secteur ou de la charge.
Un préampli ou un ampli n'est rien d'autre qu'un robinet positionné après un réservoir d'eau. Il n'y a aucun sens à chercher le meilleur des robinets si vous n'avez qu'un mince filet d'eau crachotant à lui fournir ...
Les alimentations sont souvent considérées comme un circuit secondaire, tous les efforts étant portés sur le circuit amplificateur.
C'est une erreur, l'alimentation est aussi importante que le circuit lui-même.
Considérez l'alimentation comme faisant partie du chemin du signal et tout changera à vos yeux ...
Trois étapes sont nécessaires:
Les valeurs des formules sont dans les unités suivantes:
La tension alternative d'un transfo comme décrite par son fabricant est la tension
nominale. Cela correspond à la tension continue nécessaire qu'il faudrait appliquer à
une résistance pour obtenir le même effet (chauffe).
Comme une tension alternative est usuellement une onde sinusoïdale, les crêtes sont nettement plus élevées que cette tension nominale (Unom*1.414).
La tension moyenne correspond à la tension continue qui aurait la même "surface" que l'onde sinusoïdale.
La première opération après le transformateur consiste à convertir le courant
alternatif en courant continu. C'est la tâche des diodes.
Les diodes silicium ne sont pas idéales en utilisation en audio parce qu'elle génèrent des "pics" (impulsions rapides) qui traversent tout les circuits.
Afin de réduire ce phénomène, il existe des diodes "audio" avec des pics réduits, il est également possible de placer en // avec chaque diode un condensateur de déparasitage. Néanmoins, il est difficile de les éliminer complètement.
C'est pour cette raison que les tubes sont aussi utilisés dans les meilleurs schémas également pour l'alimentation.
Ce schéma utilise une seule diode et une demi-onde de la sinusoïde. Pour remplir les "trous", le filtrage doit être deux fois plus conséquent que le cas d'une rectification utilisant les deux demi-ondes. Il était utilisé dans les schémas anciens.
Ce schéma est, de loin, le plus utilisé et utilise les deux demi-ondes de la
sinusoïde pour produire le courant continu. Le filtrage est ainsi plus facile.
Il faut deux diodes ou une diode bi-plaque pour obtenir cette rectification.
Ce schéma utilise deux diodes avec leur sorties montées en série pour obtenir une tension continue qui peut atteindre le double de la tension alternative originelle.
Pour "remplir les trous" de la tension continue provenant des diodes, il faut la filtrer au travers de diverses cellules.
Toutes les formules correspondent à une rectification complète. Le filtrage est bien plus efficace dans une telle configuration.
Dans une telle configuration, la tension atteint progressivement (mais rapidement !) la valeur maximale Umax. C'est la raison pour laquelle vous devez toujours utiliser des condensateurs dont la tension de claquage est supérieure à cette tension Umax.
C'est la façon la plus simple de produire un courant continu. Faites attention à la
valeur du condensateur: trop grand, il détruira la valve par un appel de courant trop
élevé lors de la mise sous tension et certaines diodes (valves à gaz) n'acceptent aucun
condensateur en tête, vous devez utiliser une self comme premier élément !
Dans cette configuration, la tension n'atteint jamais Umax, mais varie entre un minimum et un maximum. La différence entre ces deux tensions est la tension résiduelle de filtrage, vous pouvez l'évaluer avec la formule suivante.
Vous pouvez aussi aisément comprendre pourquoi une diode bi-plaque est avantageuse: il ya deux fois plus de demi-ondes et cela résulte en une tension résiduelle deux fois plus faible (c'est le "2" de la formule) !
C'est un type très utilisé.
Il peut être considéré comme un filtre à condensateur suivi d'un filtre self/condensateur.
La tension résiduelle sera réduite ultérieurement d'un facteur a1. W correspond à la pulsation.
Chaque cellule réduit la tension résiduelle par son propre facteur (a1, a2, ...).
La self est remplacée par une résistance. Ce schéma est moins efficace que celui utilisant la self mais très utilie dans les préamplificateurs et autres applications demandant de faibles courants. Pour des amplis, utilisez des selfs qui vous permettent de débiter des courants élevés.
Chaque cellule réduit la tension résiduelle par son propre facteur (a1, a2, ...).
Vous pouvez bien sûr mélanger des cellules à selfs et résistances, chaque cellule réduisant la tension résiduelle par son propre facteur.
Il est parfois difficile de trouver des condensateurs dont la tension de service soit suffisament élevée. Vous pouvez mettre deux ou plus condensateurs en série, leur capacité finale va diminuer:
1 1 1
----- = ----- + -----
Ctot C1 C2
Par exemple: deux condensateurs de 50uF/200V donneront pour résultat un bloc de25uF, mais la tension de service grimpera elle à 400V.
Une bonne chose est d'équilibrer les tensions se répercutant sur ces condensateurs en plaçant des résistances (valeurs élevées) en // avec chaque condensateur.
Dans les exemples précédents, seul le ronflement résiduel a été pris en
considération.
Un autre aspect, du moins pour de la haute fidélité d'exception doit être pris en considération: l'énergie stockée dans l'étage final de l'alimentation.
Cet en effet cet étage qui va fournir le courant instantané nécessaire aux tubes de puissance.
Comme la musique est essentiellement composée de transitoires, elle ne devrait pas être négligée.
L'énergie stockée par un condensateur se calcule par:
où J=énergie en Joules
C= capacité en Farads
V= tension de charge en Volts
1 Joule correspond à l'énergie dépensée par une puissance de 1 Watt pendant 1 seconde.
Pour maintenir une puissance de 10W pendant 10 secondes, il faut 100 Joules, soit, sous
500V, une capacité de 800uF.
Mais attention, cette énergie correspond à un condensateur se déchargeant complètement, donc avec une tension finale (celle alimentant l'étage final !) à 0 ...
Les étages d'alimentation précédents rechargent continuellement ces condensateurs, il n'empêche que si l'on veut absolument éviter que l'alimentation s'écroule, la capacité finale doit être bien plus élevée.
C'est rarement le cas dans les produits commerciaux, essentiellement pour des raisons de prix de revient et l'augmentation de la taille des capacités finale de l'alimentation est pratiquement toujours conseillée.
Quelques remarques sur les alimentations énormes:
Un exemple de modification selon ce principe est donnée pour l'Ampliton TS5000 et son "power pack".
L'alimentation doit non seulement présenter une impédance de source aussi faible que
possible mais également aussi linéaire que possible selon la fréquence.
Les condensateurs électrolytiques permettent de grandes capacités mais présentent des résistance et inductance série plus élevées que les condensateurs non polarisés. Ces composantes limitent leur performances en haute fréquence en augmentant leur impédance.
Une technique courante pour linéariser cette impédance est de les coupler à des condensateurs ne présentant pas ces défauts comme les condensateurs polypropylènes.
Pour réduire l'impédance de cette alimentation, il faut utiliser, tant pour les électrolytiques que pour les polypropylènes, des modèles à fort courant impulsionnel et slew rate (temps de montée exprimé en volts par microseconde: V/us) élevé.
L'idéal serait bien évidemment de n'utiliser que des condensateurs non polarisés
rapides comme les polypropylènes, papier huilé, teflon, ... mais il devient assez
délicat d'obtenir une capacité suffisante, en termes quantitatifs, pour répondre aux
sollicitations de l'étage final.
Il est bon de préciser que l'énergie musicale se situant essentiellement dans la partie basse du spectre, on peut, dans un système multi-amplifié, n'utiliser des électrolytiques que dans l'ampli de grave. Les amplis de médium et aigu pouvant se satisfaire d'une bonne dose de condensateurs non-polarisés de haute qualité.