| Les anciens amplificateurs étaient équipés de diodes thermo-ioniques. Peut-on les remplacer par des diodes au silicium? Quelles sont les mesures spécifiques à prendre? |
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Remplacer la diode thermo-ioniqueDans beaucoup d'anciens amplificateurs (et même dans certains amplificateurs récents) on utilise une diode thermo-ionique pour fournir la haute tension. Mais peut-on la remplacer par des diodes au silicium?
A droite la courbe d'une diode de redressement double EZ81. Elle pouvait fournir 150mA (deux diodes en parallèle), ce qui était assez pour alimenter un petit amplificateur (monobloc avec EL84).
Ajout de résistances et de condensateursCe qu'on remarque sur le graphique, c'est la pente de la diode EZ81: à 100mA elle produit une chute de tension de 15V: la résistance interne de la diode est donc de 150Ω (prévoir une puissance de 5W). C'est une résistance qu'il faudra ajouter pour éviter d'avoir une haute tension trop élevée, faisant fonctionner les tubes à une puissance plus élevée (qui dépasse peut être les limites). La courbe rouge est celle d'une diode au silicium classique, genre 1N4007.Le tube de redressement GZ34 a également une chute de tension de 15V avec un courant de 100mA. On peut donc utiliser la même résistance si on remplace la diode thermo-ionique par deux diodes au silicium. Il faut une résistance de 10W. On peut profiter du remplacemenht des diodes pour ajouter un condensateur de filtrage entre les deux diodes et la résistance que nous avons ajouté. Sa valeur peut être de 100µF à 220µF (en plus des condensateurs d'origine). Les diodes modernes commutent rapidement. Lors de la commutation il se produit des oscillations parasites dans le transfo (voir image d'oscilloscope en bas de page). Ces oscillations parasites s'entendent à bas volume sous forme d'un grésillement très caractéristique. Il peut être éliminé par deux petits condensateurs de 10nF 630V entre chaque sortie de transfo et la masse. Ces condensateurs sont indiqués en vert sur le schéma. Il peut être utile de mettre une résistance bobinée de 10Ω 1W en série sur chaque diode, elle réduira le courant maximal lors de la mise en route. Les diodes 1N4007 résistent à un courant de pointe de 30A: si la résistance du bobinage secondaire fait plus de 10Ω il ne faut pas ajouter cette diode. Controlez que la résistance de 150Ω est vraiment nécessaire: elle sert à réduire la haute tension en fonctionnement normal, comme si on avait utilisé une diode thermo-ionique. Il suffit peut être de simplement réduire la tension des étages préamplificateurs, et on peut alors augmenter la valeur de la résistance qui alimente le préampli. La dissipation dans l'étage de puissance peut être réduite en diminuant le courant de repos pour arriver à une dissipation qui ne dépasse pas la limite. Certains tubes fonctionnenet même mieux en "low loading", donc avec un courant de repos plus faible et une tension un peu plus élevée. L'élimination de la résistance apportera surement un plus, car la tension d'alimentation diminuera moins à forte puissance. L'ampli fournira des basses plus prononcées avec moins de distorsion d'intermodulation.
Retard à l'enclenchementEt puis un dernier problème, c'est que les diodes au silicium fonctionnent directement, même quand les tubes ne sont pas encore assez chauds. La haute tension peut ainsi devenir trop élevée pour certains tubes préamplificateurs. Un amplificateur a une seule haute tension, et les tensions pour le préamplificateur sont généralement prélevées via une résistance. La tension peut devenir trop élevée pour certains tubes, car il n'y a pas encore de consommation.La solution la plus simple c'est de prévoir un relais temporisateur qui enclenche les diodes au bout de 25 secondes. Il est très recommandé de mettre en parallèle sur le contact du relais de haute tension une résistance de 47 à 100kΩ 3W. Cette résistance permet à la haute tension de monter légèrement: les condensateurs électrolytiques pourront ainsi se reformer sans stress. La tension va lentement monter à la moitié de la tension d'alimentation, pour retomber à 50V une fois que les tubes commencent à conduire. Puis le relais cours-circuite la résistance et l'ampli fonctionne normalement. Le relais qui réduit la haute tension peut également être utilisé comme fonction mute. Il est de toute façon recommandé de placer une petite diode anti-flashover à certains endroits pour éviter la destruction du tube déphaseur.
Amplificateurs modernes et diodes thermo-ioniquesOn trouve des amplificateurs modernes qui utilisent toujours des diodes de redressement, du genre GZ34 qui ont le même soquet que les tubes EL34 et qui peuvent fournir un courant plus important. Il s'agit surtout d'une solution esthétisante, le tube GZ34 va optiquement très bien avec les tubes de puissance EL34.J'ai trouvé sur le marché un ampli à lampes merde in China qui avait la diode thermo-ionique cours-circuitée par deux diodes au silicium. Probablement que la chute de tension sur la diode empèchait l'ampli d'obtenir sa puissance nominale (l'ampli avait encore d'autres problèmes); Si vous achetez un ampli tout fait, il vaut mieux ne pas éliminer la double diode. Par contre si vous construisez vous-même votre ampli, vous pouvez vous passer aisément de la double diode thermo-ionique et la remplacer par deux diodes 1N4007 et adapter si nécessaire le circuit.
Comme il s'agit d'un redresseur simple alternance, le condensateur n'est rechargé qu'une fois par période, donc toutes les 20ms. Entre chaque charge, le condensateur a le temps de se décharger. Cette ondulation de 20% s'entend dans les étages asymmétriques mais est réduit dans l'étage de puissance (si l'étage de puissance est symmétrique = push pull). L'ondulation est présente sur les deux phases du transfo audio et est donc atténuée. Les étages asymmétriques doivent avoir un filtrage plus poussé (résistance et condensateur electrochimique supplémentaire). Ce qu'on voit également, c'est que quand la diode est en conduction, la tension du transfo chute légèrement (il ne s'agit plus d'un sinus). Le transfo doit fournir tout son courant pendant la courte période où la tension d'alimentation est plus élevée que la tension du condensateur. Le début et la fin de la partie en conduction se trouve entre les deux flèches.
Cette oscillation peut être éliminée par un petit condensateur à la masse de 10nF (valable pour le redressement simple et double alternance, un condensateur à chaque diode, voir exemple en haut de page). Les redresseurs thermo-ioniques qui ont une résistance interne plus élevée ne produisent pas un tel bruit à la commutation, mais ce n'est pas une raison d'utiliser de telles diodes, puisque d'autres méthodes permettent de l'éviter. | ||||
Oscilloscope d'une alimentation simple alternance
Lors de l'arrêt de la conduction de la diode, il se produit une petite oscillation haute fréquence dans le transfo d'alimentation (voir à la seconde flèche). C'est une oscillation amortie, le circuit oscillant étant composé du transfo et de la capacité entre les spires. Cette oscillation se voit à peine, mais elle a une amplitude de plusieurs volts et c'est un signal radiofréquences qui peut se propager à tout l'ampli. L'oscillation est redressée, amplifiée et produit un bruit de crécelle très typique.
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