Pure DIY Cooled Class a Amplifier

Le signal sonore en sortie d'un appareil de la vie courante est trop faible en amplitude pour pouvoir faire fonctionner des haut parleurs. C'est pourquoi il est nécessaire de l'amplifier. Or cela n'est pas si simple. Comme le signal est alternatif, on ne peut pas se permettre de lui aditionner simplement une tension continue.

Les amplis de classe A sont les plus "pures", les plus fidèles. C'est aussi les plus simples dans leur fonctionnement et les plus énergivores (mauvais rendement), car le transistor est toujours actif.

Nous avons décidé d'utiliser autant que faire se peut des matériaux de récupération. Les deux principaux composants sont un ventirad de récupération et des transistors de puissance NPN 2SC520 achetés d'occasion et provenant de vieilles chaînes HIFI.

La dimension de l'amplificateur est en fait déterminée par celle du dissipateur thermique. C'est d'ailleurs pour cela qu'aujourd'hui, ces amplis, bien qu'imbattables en terme de qualité, ne sont pas utilisés dans la vie courante : leur enveloppe thermique est bien trop importante.

Il a donc fallu concevoir avec CATIA un boitier adapté à l'installation du dissipateur actif PWM.

Le Circuit électrique a été imaginé selon le fonctionnement du transistor à disposition : Le Toshiba 2SC520. Il se divise à proprement parler en deux grandes parties : Le circuit de refroidissement asservi par arduino et le circuit d'amplification.

Initialement, j'avais décidé de ne réaliser qu'un circuit d'amplification "mono", puis comme je me suis rendu compte qu'il me restait du temps, j'ai décidé de réaliser un deuxième circuit mono avec une alimentation commune au précédent. De ce fait, j'ai obtenu un amplificateur stereo 12V

À l'image du cahier des charges, l'amplificateur est monté de manière "suspendue", comme cela se faisait autrefois, cela permet d'éviter d'utiliser un circuit imprimé mais aussi un meilleur refroidissement de l'ensemble des composants qui doivent supporter des courants de l'ordre de 2A.

L'assemblage a été rendu très facile par une CAO bien pensée en amont. Les connectiques d'interface sont issue de la récupération également : L'entrée RCA provient d'une table de mixage égarée au makerspace et les entrées/sortie de courant ont été réalisée à l'aide d'un domino.

Le circuit de refroidissement est inédit : Les deux transistors de puissance sont accolés sur le dissipateur à l'endroit initialement prévu pour le processeur. Usuellement, pour ce type d'amplificateur, ce sont des dissipateurs passifs qui sont utilisés. Ils sont donc naturellement beaucoup plus volumineux. Le dissipateur thermique utilisé ne saurait être efficace s'il était seulement passif. Il faut donc déclencher son ventilateur PWM à partir d'un certain seuil. Nous avons décidé d'asservir le système avec un capteur de température pour que la température des transistors reste aux alentours de 35 degrés celsius, préservant ainsi la qualité sonore. L'utilisation d'un dissipateur actif est donc le prix à payer pour miniaturiser un amplificateur de classe A.

La face supérieure devait initialement être réaliser en MDF puisqu'elle n'avait aucune contrainte de forme forte autre qu'accueillir une grille d'entrée d'air. Finalement, à cause de problèmes techniques, cette grille a été réalisée par impression 3D

Cours sur les transistors