| Le transformateur de sortie est le composant le plus important de votre amplificater à lampes. Mais sachez qu'on peut obtenir un bon résultat avec un vulgaire transfo d'alimentation qui a les caractéristiques voulues. |
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Champ magnétique et inductionA droite vous avez le graphique qui reprend le champ magnétique (H) et l'induction qui en résulte (B). Le champ magnétique est produit par le courant qui circule dans le primaire, tandis que l'induction engendre une tension (et éventuellement un courant) dans le secondaire.La première courbe est celle d'un aimant (qu'il est très difficile de magnétiser et de démagnétiser), la seconde d'un acier ordinaire et la troisième de fer doux utilisé dans les transformateurs. Plus d'information sur le champ magnétique et l'induction sur la pages des mémoires à tores de ferrite. Plus la partie rose est importante, et plus il faut un champ magnétique important pour magnétiser et démagnétiser le métal. Dans un transfo, on n'utilisera pas un métal avec forte rémanence (qui garde bien le champ magnétique reçu), mais un métal qui prend docilement la valeur du champ magnétique. La surface rose correspond en fait aux "pertes au fer" des transformateurs.
SaturationLe problème le plus important, c'est la saturation du métal: à partir d'un certain champ magnétique, l'induction augmente de moins en moins. Le transformateur est une source très importante de distortions harmoniques, principalement impaires pour les amplificateurs travaillant en mode push pull et paires pour les amplificateurs single ended. Selon les connaisseurs, les harmoniques paires dérangent moins, et c'est pour cela que certains préfèrent les amplificateurs single ended, même s'ils ont un rendement beaucoup plus faible. La différence entre harmoniques paires et impaires est expliquée ici.Ce sont surtout les basses fréquences qui ont une amplitude élevée qui peuvent mettre le transfo en saturation. On peut éviter ce phénomène en réduisant la magnétisation relative du transfo (donc en utilisant plus de fer), mais cela est cher. De plus un transfo surdimensionné va absorber plus de puissance pour sa magnétisation: il faut donc trouver un compromis. Les amplificateurs peu puissants (utilisant par exemple une paire de EL84) sont généralement équipés d'un transfo de sortie pas trop surdimensionné, pour pouvoir utiliser toute la puissance des tubes, tandis qu'un ampli qui utilise des tubes plus puissants peut utiliser un transfo surdimensionné.
Transformateur d'amplis single endedLes transformateurs de sortie d'un ampli single ended (un seul tube de puissance) ont un courant permanent qui circule dans le bobinage primaire, Comme le primaire a beaucoup de tours (pour arriver à une impédance suffisamment élevée) le transformateur arrive rapidement à saturation si on ne prend pas des mesures spécifiques. Et ces mesures spécifiques, c'est tout simplement un entrefer, ce qui réduit le champ magnétique, mais également le risque de saturation.Le graphique à droite montre l'inductance du transformateur selon l'entrefer pour un courant donné. Si l'entrefer est très faible, le transfo est en saturation et l'inductance est faible. Si l'entrefer est large, sa réluctance est élevée et le champ magnétique induit est plus faible. L'inductance est également plus faible. Si on utilise un courant plus faible (courbe verte), on peut réduire l'entrefer et obtenir une inductance plus élevée (plus le courant est faible et plus le pic se déplace vers la gauche). Pour transmettre une puissance donnée, on a donc tout intérêt à utiliser la tension la plus élevée pour pouvoir réduire le courant constant.
Pour éviter la saturation du noyau du transfo, il faut limiter l'amplitude du signal, ou utiliser un transfo avec plus de fer. Sur la page des amplificateurs single ended (voir lien plus haut) on voit que le transfo de sortie est aussi grand que le transfo d'alimentation.
Combatre le mal par le malLe tube de puissance produit également une distorsion du courant de sortie, et cette distortion va compenser en partie la distorsion causée par le transfo (comme le monde est quand même bien fait...) La distorsion causée par le tube de puissance est indiquée par le trait discontinu rouge.Dans un amplificateur single ended, il est nécessaire d'utiliser un transformateur adapté. Il n'est pas possible d'utiliser un transfo d'alimentation car il ne possède pas d'entrefer. Les transfos single ended sont nécessairement plus lourds et plus chers que les transfos push pull. Il n'est pas non plus possible d'utiliser un transfo push pull (dont on n'utiliserait qu'un seul bobinage ou les deux bobinages en série), ici aussi à cause de l'entrefer qui n'est pas présent. Par contre, dans un montage SRPP le courant permanent est très réduit ou nul et on peut faire des tests avec un transfo push pull ou un transfo d'alimentation. Les transformateurs pour ligne de 100V (transformateurs de sonorisation) sont particulièrement bien adaptés aux amplificateurs SRPP (ou push pull parallèle) car ce sont des transformateurs audio sans entrefer, donc à rendement élevé.
Transformateur d'ampli push pullA droite la courbe dans un montage push pull classique (push pull parallèle). On voit directement que la déviation peut être doublée pour un transfo d'un poids donné, puisqu'on utilise l'autre partie du graphique. Dans un ampli single ended, il y a toujours un courant de repos, dans un ampli push pull ces courants de repos sont en antiphase et s'anullent. Au repos il n'y a pas de courant permanent.Quand l'ampli travaille à puissance très élevée, le transfo produit également des distorsions. Il s'agit ici par contre d'une distorsion symmétrique (les deux pics sont aplatis), elle produit des harmoniques impaires. Pour augmenter le rendement d'un ampli push pull, on va polariser les tubes de puissance pour qu'ils fournissent un courant de repos moindre. C'est un fonctionnement en classe AB. Le courant anodique augmente quand l'ampli doit débiter une puissance plus élevée. Ce point de fonctionnement peut à son tour provoquer des distorsions, mais elles n'ont aucun rapport avec le transformateur de sortie (les amplis à transistors ont également cette distorsion de croisement). Sur une page suivante nous alons traiter de l'impédance du transformateur. |
La courbe à droite montre le signal de sortie d'un amplificateur avec transfo saturé (il travaille en dela de ses limites). En horizontal, nous avons le courant dans le primaire, et donc également le champ magnétique produit. Par contre l'induction ne suit pas parfaitement le champ magnétique, et le transfo produit des distortions. Il s'agit principalement de distortions asymmétriques qui produisent de harmonique paires.
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