Alim HT régulée

Le <a href="http://www.elektor.fr/bienentendu" target=_blank><U>livre</U></a> de Francis Ibre

Postby ndaviden » Tue Oct 02, 2007 12:00 am

Bonjour,

Voila, actuellement mes blocs mono 300B tournent avec des alims passives classiques ... la tension nécéssaire au tube d'entré (6C45 sous 160V et 20mA) est prise à la suite des 425V des 300B, avec filtrage RC supplémentaire (la R faisant baisser la tension) ... la charge de la 6C45 est donnée par une R de 10k, qui me bouffe aussi pas mal de tension (200V) ... je souhaite faire évoluer ce montage ... tout d'abord, remplacer la R de 10k par une self d'anode, permettant une droite de charge presque horizontale (attention, je ne suis pas spécialiste) ... je me disais aussi, que je passerai bien à une alim régulée pour cet étage pour un fonctionnement plus stable (et moins bruité) ... J'avais pour cela répéré un montage donnée par Jérome Gest, dans le Led n°173 ... mais aujourd'hui j'hésite avec ta solution Francis ... le principe est assez voisin, il me semble, sauf que Jérôme préfère les mosfet comme balast, et n'utilise pas de zéner qu'il considère bruyantes ... qu'en penses-tu ?

Nicolas
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Postby francis ibre » Tue Oct 02, 2007 12:00 am

Bonsoir Nicolas,

en effet l'approche de l'alim par J.Gest m'a paru très très intéressante et bien pensée. je me suis penché dessus à l'époque.

Comme souvent, il est facile de faire compliqué...
Et faire simple est finalement très... compliqué !!!

Si tu regardes bien son schéma, page 40 du n°173, tu constates que :
- la TL431 est montée en générateur de tension de référence.
- elle impose la tension Vbe du transistor T1 donc son débit, qui est réglable par P1, et par suite la tension aux bornes de P1
- T1/P1 est donc un générateur de courant, avec I proportionnel à Vz
- ce courant en traversant R2 génère une tension
- la tension obtenue est le produit de R2 par I

Au final on obtient une tension aux bornes de R2, tension qui est parfaitement proportionnelle à la tension de référence Vz de la TL431.

Donc la tension Vr2 = K Vz et si Vz présente des fluctuations, du bruit, alors Vr2 présente les mêmes fluctuations, mais multipliées par K.

Note que la tension Vr2 est filtrée par CRC avec C2/R3/C3 avant de polariser la gate du mos.

Bref : on crée une tension, qui sert à générer un courant, lequel sert à son tour à générer une autre tension, pour piloter un transistor. Et pour cela il faut une alim auxiliaire.

La tension qui pilote le mos, sur sa gate, contient le bruit de la TL431, multiplié par le rapport Vr2/Vz donc ici en gros 100, filtré par le réseau CRC.

J'ai trouvé plus **direct** de faire directement une tension de ref en branchant la TL431 avec une paire de zener en série. Oui, ces zeners sont bruyantes, mais comme elles sont insérées dans la boucle de régulation de la TL431, leur bruit est divisé par le gain de boucle, qui est très grand.

On a donc aux bornes du réseau (TL431 + zeners) un bruit qui est celui de la TL431 (très faible) multiplié par le gain en boucle fermée du montage, qui vaut Vbase/Vref (vref=2,5V pour la TL431).

Donc finalement, avec une tension de sortie de 250V, le gain du circuit autour de la TL431 est de 100, dans mon circuit comme dans celui de J.Gest.
Le bruit sur la tension de ref est le même, si on suppose que T1 dans le circuit de JG n'apporte pas de bruit...

Mais mon circuit, figure 318 page 331, a moins de composants, il ne nécessite pas d'alim auxiliaire, et il présente à la base du transistor une capa C de forte valeur, ce qui améliore énormément le bruit en sortie et l'impédance de sortie : vu de la sortie, l'alim se comporte comme un condo de valeur C fois Beta du darlington : donc en gros équivalente à 47000 µF !!!!

Si maintenant on regarde l'impédance de sortie du montage, celui de JG présente en continu une résistance très faible, mais cette impédance augmente avec la fréquence, à cause de la capacité parasite de la gate du mos. Le comportement de l'alim sur un créneau est donc inductif.

Mon circuit au contraire présente une impédance qui diminue avec la fréquence, partant d'une valeur en continu plutôt pas fameuse, de l'ordre de 2 ohms environ, mais qui diminue ensuite. Le courant modulé de sortie est de toute façon fourni par le condo de sortie, et non par la régulation.

A l'écoute c'est plus musical, à condition de mettre en sortie des condos MKP de qualité, et puis c'est plus simple...

On a donc les avantages d'une alim passive en terme de musicalité (son très libre et ouvert) et ceux d'une régul (tension stable malgré les variations du secteur et de la charge).

Mais tous ces avantages sont réduits à néant si les circuits alimentés partagent des impédances communes, que ce soient celle du régulateur, ou celle d'une piste de masse.
Il faut donc des découplages par RC pour chaque étage.

Cordialement
Francis
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Postby ndaviden » Tue Oct 02, 2007 12:00 am

ok, merci Francis, j'ai pigé ... je vais donc opter pour ton schéma ... question supplémentaire: comme je pars des 425V nécessaires à la 300B, de combien je chute (avec un RC) avant d'attaquer la régul ? (réglée pour avoir environ 160/170 V en sortie) . et quelle valeur de capa est la plus appropriée en sortie de régul (j'utilise des JJ en chimiques d'alim) ...?

Nicolas
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Postby francis ibre » Wed Oct 03, 2007 12:00 am

Bonjour Nicolas,

je ne sais pas combien tu vas tirer de courant avec cette régulation... ?
Les montages que j'ai fait débitent environ 50 mA au moins, et dans ces conditions le darlington fait avec BUX86+MPSA44 donne d'excellents résultats.
Si ton montage ne tire pas assez de courant, tu dois mettre une résistance de tirage (bleeder) pour assurer une conso totale de 40mA mini.

Le TIP142 convient jusqu'à 120V seulement, à cause de sa tension Vce max. En pratique il fonctionne bien au-delà mais c'est sans doute moins fiable...

Pour obtenir 170V il te suffit de deux zeners de 75V en série avec la TL431.
Les meilleurs résultats sont obtenus avec des zeners faible impédance BZY93 en boitier DO4 (boitier metal fileté). ce n'est pas pratique sur un CI, c'est vrai !
Les zeners 3W ou 5W en boitier DO41 plastique avec pattes axiales vont très bien aussi.

Condos :
- découpler la base du darlington avec un 47µF / 250V ou 400V genre BC-151, avec un petit 0,22µF polypro en parallèle.
- en sortie j'ai mis des 470 µF / 385V BHC-Aerovox ALP22 parce que j'en avais ! Un 220µF suffirait...
- au collecteur du darlington un 47µF / 250V ou 400V suffit.

Tensions : le montage marche bien avec au moins 10V entre collecteur et émetteur du darlington. Tu peux partir sur environ 200V : même si tu tires 100mA (ça fait beaucoup...) le BUX ne dissipera au pire que :
(200 - 160) x 0,1 = 4W

Avec un petit radiateur genre KL194 ça passe sans souci.

Avec 425V au départ, pour chuter à 200V, ça va faire une belle résistance !
En supposant 50mA de conso, R = (425 - 200) / 0,05
ce qui donne R = 4500 ohms (4,7k devrait aller)

Elle va dissiper 11,25W il faut donc un modèle bobiné boitier metal pour châssis, genre RCH25 en 25W (ou plus).

Remarque importante :
J'utilise ces régulateurs dans des circuits préamplis, parce qu'ils demandent des points de fonctionnement très stables.
Derrière ces réguls, je mets un RC pour chaque étage afin de supprimer toute impédance commune.

Je n'ai jamais essayé ces réguls dans un ampli, pour alimenter l'étage ampli de tension, parce que je n'en sentais pas la nécessité.
A mon sens, un simple RC dérivé de l'alim principale convient parfaitement !
Mais je suis impatient de connaitre les résultats obtenus sur ton ampli, avec peut-être une bonne surprise à la clé ???

Tiens-moi au courant de ta réalisation.
Cordialement
Francis
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Postby ndaviden » Wed Oct 03, 2007 12:00 am

Bonjour,

Merci pour ces infos ... mon besoin en courant est de 20/25mA (6C45PI) ... tu dis qu'il vaut mieux que la régul débite 50 ?

D'après toi ce n'est pas utile pour un premier étage d'ampli ? ... je vais donc commencer par essayer sans (après passage à la self d'anode) ... et comparer ensuite ... je ferai part des résultats, mais ça risque d'être un peu long, je suis pas un rapide ...

Sinon tu dis:
>

Qu'entends tu par impédance commune ou piste de masse ? les masses sont forcement communes ...

Nicolas
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Postby francis ibre » Wed Oct 03, 2007 12:00 am

Bonsoir Nicolas,

**communes** ? Non : équipotentielles !

je m'explique :
- considérons l'étage d'entrée, avec UN point de masse, auquel sont reliés la masse de la prise cinch d'entrée, la résistance de grille Rg de l'étage d'entrée, la résistance de cathode Rk, son condo de découplage Ck.

- considérons l'étage de sortie, avec UN AUTRE point de masse, auquel sont reliés resistances de grille et de cathode et son condo, ainsi qu'un unique condo de découplage d'alim, qui fournit le courant pour tous les étages.

C'est un exemple simpliste mais très clair :
lorsque le premier étage - anode commune par exemple, donc classe A - consomme un courant modulé, ce courant est **tiré** depuis le **seul** condo de découplage d'alim, lequel débite aussi du courant en direction de l'étage de sortie.
Ce courant de **sorie** est certainement supérieur à celui demandé par le premier étage, et de plus comme les étages sont inverseurs, ces deux courants ont une relation de phase... inconnue : ils peuvent être en phase, en opposition, autre...)
L'impédance du condo est dite **partagée** parce que plusieurs chemins de courants, refermés par des circuits distincts, traversent cette impédance.
Il y aura intermodulation de ces courants, à moins que l'impédance en question ne soit purement résistive, et parfaitement constante en toutes circonstances...

Mais ce n'est pas tout : le courant modulé par le premier étage étant **tiré** depuis le condo de découplage unique, il doit y retourner ! Le courant ne circule en effet QUE dans des boucles fermées.

Ce courant va donc emprunter la ligne de masse, pour aller jusqu'au point de masse de l'étage de puissance, afin de retourner à son point de départ. Une partie de la ligne de masse sera donc également **partagée** par les deux circuits !

Bien sûr l'impédance d'une ligne de masse est faible... jusqu'à quelques kHz seulement !
Après c'est l'inductance de la boucle dans laquelle le courant circule, qui importe. Et si cette boucle fait quelques dizaines de cm² de surface, son inductance va largement dépasser le µH... ça fait en gros 63 milliohm à 10kHz !

Alors quelques mA traversant quelques mOhms ça fait au final une tension de bruit de quelques µV.
L'étage de puissance quand à lui module quelques dizaines de mA, et produit dans sa ligne de masse un bruit de plusieurs dizaines voire centaines de µV.

Ce bruit peut être du même ordre que le niveau du signal en entrée de l'ampli. Voilà pourquoi il ne faut pas raccorder la masse de l'étage d'entrée sur un point de masse **central** où circulent de fort courants.

Mais alors, la masse en étoile ? connerie !

La distribution des masses en audio se fait comme ceci :
Un point de masse **en étoile** pour le premier étage, 5 ou 6 composants y sont reliés.
Un autre point de masse **en étoile** pour le deuxième étage.
Un autre point de masse **en étoile** pour l'étage de puissance.

Bien sûr ces points de masse sont reliés pour assurer l'équipotentialité, donc une référence de tension commune aux différents étages, mais la piste, ou le fil de cuivre qui les relient ne transporte AUCUN courant, ou à la rigueur Un seul courant : celui qu'un étage envoie au suivant, dans sa résistance d'entrée.

Une bonne réalisation audiophile devrait respecter ce principe. (En HF on est obligé de le suivre sinon le montage est instable à coup sûr).
Pour s'assurer que le principe est respecté, il faut **tracer** la circulation des divers courants, continus (de repos) et modulés, et vérifier qu'il n'y a pas **partage** d'une quelconque impédance par deux lignes de courant.

La masse ne doit pas être considérée comme une sorte de puits sans fond, où les courants disparaissent. Elle est un conducteur comme un autre !

Bonne soirée
Francis
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Postby ndaviden » Wed Oct 03, 2007 12:00 am

ok, Francis, il n'y avait pas de confusion de ma part ... c'est évident que chaque étage dispose d'un RC, dans la mesure ou de toute façon, les tensions d'alim sont le plus souvent décroissantes à partir de la puissance ... donc résistance chutrice, puis capa ...

Nicolas
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Postby francis ibre » Thu Oct 04, 2007 12:00 am

Bonjour Nicolas,

dans des amplis à tubes monotriode, sortie en simple étage, et blocs monos séparés, il n'y a en effet aucun risque d'avoir une impédance partagée !

Cela arrive par contre très souvent dans les amplis stéréo : les deux canaux D et G partagent leurs étages d'alim.0
On voit aussi parfois étage de puissance et déphaseur alimentés par la même tension, donc à partir du même condo : là c'est une erreur !

Dans les circuits à semi-conducteurs c'est très très fréquent, on voit parfois 4 ou 5 AOP alimentés par les mêmes rails, avec juste un petit 0,047µF pour chacun...

Pour les masses il faut faire très attention à leur routage : on peut faire osciller un circuit avec CR rien qu'en plaçant mal les points de masse !
Au contraire on peut obtenir un bruit de fond très bas et une très grande transparence en les choisissant correctement.

A bientôt
Francis
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