J’ai rédigé cet article suite à de nombreuses questions au sujet des alimentations.

Je propose ici d’exposer les bases nécessaires pour pouvoir concevoir (dimensionner et réaliser) son alimentation, ainsi que les quelques astuces permettant d’optimiser le fonctionnement du module en aval.

Pour cette première partie, je ne traiterai pas les montages de régulation, tel que je l’ai réalisé pour le filtre actif du système K.

Les alimentations exposées ici réalisent la conversion AC / DC : alternatif / continu.

Elles conviennent particulièrement pour les modules amplificateurs de puissance.

Voici les composants qui servent pour ces réalisations :

Le transformateur

Son rôle est d’abaisser la tension du secteur (230V AC) en une tension adéquate pour le module à alimenter.

Très simplement, il est composé d’un « primaire » = entrée de la tension du secteur 230V AC, et d’un « secondaire » = sortie de la tension abaissée choisie.

Cette tension abaissée est alternative, il faudra tenir compte du redressement pour déterminer la bonne valeur à choisir.

Exemple : on souhaite alimenter un module en 32V DC.

Il faudra choisir un transformateur de 24V AC au secondaire car lors du redressement (pont de diodes, voire la suite), cette tension sera multipliée par √2 = 1,41, puis abaissée d’environ 1,5V suivant le montage.

On a donc :

24 x √2 – 1,5 = 32,4

Le second critère à considérer pour dimensionner un transformateur est sa « puissance », elle s’exprime en VA.

Il faut veiller à ce que la puissance nécessaire à votre module en aval de l’alimentation nécessite une puissance inférieure à celle du transformateur.

Exemple : le module alimenté sous 32V DC aura besoin au maximum de 4A. 32 x 4 = 128, le transformateur devra donc pouvoir fournir au minimum 130VA.

La diode

La diode est un composant actif, passant dans un seul sens.

En disposant 4 de ces composants comme ci-dessous, on forme un « pont de diodes ».

Celui-ci sert à redresser la tension alternative, c'est-à-dire supprimer toutes les parties négatives du signal.

Le dimensionnement de la diode se fait en fonction de la tension du secondaire du transformateur choisi : ici 24V, mais également du courant maximum susceptible de les parcourir, ici 5A.

Les condensateurs

Le condensateur est un composant passif qui va réaliser le filtre de la tension redressée précédemment par le pont de diodes.

Il faut également voir le condensateur de filtrage comme une réserve de courant servant lors des brefs appels de la part du module aval.

Pour dimensionner les condensateurs, il faut la tension DC de sortie du pont de diodes, ici 32V, et le courant nécessaire au module aval. Je préconise arbitrairement 4000µF par ampère. Donc ici, il faut 20 000µF. Lorsque l'on place des condensateurs en parallèle, le condensateur equivalent vaut la somme des condensateurs qui le constituent :

Attention, ces condensateurs sont polarisés, soyez attentif au sens de branchement.

A ce stade, on est capable de réaliser l’alimentation de base suivante en reprenant les valeurs de l'exemple :

 Cette alimentation est celle que l’on retrouve très fréquemment dans les « produits du commerce ».

Il est toutefois possible d’améliorer cette première version en procédant ainsi :

- Choix des diodes : choisir des diodes rapides de type BYW98-200

- Réduire le bruit de commutation des diodes : placer un condensateur en parallèle de chaque diode du pont. La valeur donnée est un ordre de grandeur : 47nF. Ces condensateurs sont non polarisés.

- Réduction de l’oscillation de la tension DC de sortie : placer une self d’environ 0,5mH entre les condensateurs de filtrage. Cela permet d’avoir un filtrage plus efficace. La tension de sortie de l’alimentation sera légèrement réduite du fait de la résistance interne de la self. Cette inductance doit être sans noyau magnétique pour être complètement efficace. Une solution plus économique consiste à remplacer cette inductance par une résistance de 2 – 3 Ohms. Dans ce cas, veillez à ce que les résistances tiennent la puissance demandée : P = U x I

- Il est également possible de monter 2 ponts de diodes en série pour réduire encore l’oscillation (non représenté sur le schéma ci-dessus)

Pour finir, je rappelle que toutes ces astuces peuvent être mises en place indépendamment les unes des autres. On peut par exemple les mettre en place successivement, et déterminer leurs influences à l’écoute…

On m’a souvent interpellé sur le fait que les enceintes KarismatiK que je propose demandent une installation trop complexe. Il est vrai que si l’on souhaite alimenter ces enceintes avec des électroniques du marché, il faut un préamplificateur, un filtre actif deux voies et deux amplificateurs de puissance.

La synoptique ci-dessous illustre cette installation minimale.

On peut reprocher plusieurs choses à cette installation :

Le prix, difficile de dépenser moins de 1600€ pour l’ensemble des électroniques (hors sources)

La complexité de fonctionnement, absolument incompatible avec le W.A.F., et de façon moins restrictive, incompatible avec un fonctionnement quotidien dans un salon.

Les nombreux réglages possibles qui risquent de faire passer plus de temps à l’utilisateur que la dégustation d’interprétations musicales… En bref, on peut craindre que d’heureux mélomanes deviennent d’insatisfaits audiophiles… (insatisfaits audiophiles est il un pléonasme ?)

Le volume physique imposé par les trois électroniques trouve difficilement sa place dans un salon…

Pour toutes ces raisons, en gardant à l’esprit les performances atteintes par les KarismatiK, je me suis dit qu’il serait judicieux de résoudre tous ces problèmes.

La solution est née, voici le système K qui permet donc d'avoir un système plus simple d'utilisation, dont la synoptique se résume à celle ci :

J’ai souhaité pour ma version, aller jusqu’au bout dans mon raisonnement, ce qui explique que l’appareil ne compte que deux boutons en façade : mise sous tension et commande de volume. La sélection des sources se fait via la télécommande I.R., la façade indique simplement quel est la source en fonctionnement.

Ce système, spécialement conçu pour l’enceinte KarismatiK contient :

- Un préamplificateur à tubes, en l’occurrence, il s’agit de 6SN7 de chez Electro-harmonics

La photo ci-dessous montre la carte de pré amplification

Cette carte, peut facilement être modifiée suivant le besoin :

Modification du gain du préamplificateur

Installation de la commande balance

Actuellement, un jeu de résistances fixe le niveau de chaque voie, il peut être remplacé par un potentiomètre stéréo, linéaire, de 2x50Kohms.

- Voici la première carte d’alimentation du pré amplificateur, il y figure l’alimentation pour le chauffage des filaments, ainsi que le redressement et une partie du filtrage de l’alimentation stabilisée  de 245V.

- Cette seconde carte effectue la régulation de l’alimentation du préamplificateur à tubes. Il est possible, en ajoutant une résistance et un condensateur, d’alimenter un module optionnel  RIAA pour l’utilisation de disques vinyles.

- Voici l’alimentation du filtre actif. La tension redressée est filtrée par 2 x 3 condensateurs de 2200µF, avant d’être régulée via un LM7830 / LM7930 Cette alimentation propose en sortie : +15V / -15V DC.

- Ici la carte du filtre actif, utilisant 4 très courant NE5534. Les condensateurs sont des plastiques, est les résistances sont au carbone. Ce choix a une influence à l’écoute.

Les filtres passe-haut et passe-bas sont de type Butterworth du second ordre (-12dB/Oct ou -40dB/Dec), avec une fréquence de coupure de 80Hz. La transition se fait  à -5dB.

Les paramètres de ce filtre ont été déterminés à l’écoute puis ajustés à la mesure. Ils ne peuvent pas être modifiés par une commande directe. Le seul réglage possible autour de ce filtrage, est le niveau sonore du sub-woofer, via le potentiomètre de son propre amplificateur.

- Voici maintenant l’alimentation de l’amplificateur des « têtes » des KarismatiK. Elle se compose d’un redressement par deux ponts de diodes, un filtrage en pi comprenant 2 x 2 condensateurs de 10 000µF, séparés par une inductance de 0,5mH. La tension de sortie de cette alimentation est +24V / -24V DC.

Le module d’amplification est un bloc acheté chez audiophnics, il est modifié pour fonctionner en classe A.

Voici comment tous ces modules, ainsi que ceux de commande de volume, soft-start  et sélection des sourcesentrent dans un boitier 3U de 300mm de profonfeur...

A l’usage, ce système est très simple à utiliser, peu de réglages possibles, ergonomie optimisée au maximum…

Du côté des performances (je ne parlerai pas des mesures classiques insignifiantes), le son n’est pas totalement neutre. Je me suis arrangé, en choisissant les composants, en optimisant mes alimentations, en simplifiant mes schémas… à obtenir « la signature » qui me plait.