Amplificateurs à tubes
l'alimentation haute tension
Alimentation

L'alimentation haute tension est l'alimentation principale des amplificateurs à lampes.
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Transfo haute tension pour PL508:
190V sur g2 et 280V sur l'anode
Comme le transfo n'a que des sorties 70 et 100V
j'ai utilisé deux doubleurs de tension.


Le transformateur d'une petite chaine hifi
produit toutes les hautes tensions nécessaires


Tension de grille écran plus basse pour un PL504

Haute tension

La haute tension est généralement produite à partir d'un transfo haute tension spécifique. Attention, les transformateurs récupérés d'anciens amplificateurs fournissent une tension trop élevée si le tube redresseur est remplacé par des diodes au silicium. De plus ces transfos sont généralement conçus pour du 220V, alors qu'on a actuellement du 235V.

Ce qui est très interessant, c'est un transformateur d'isolation: il fournit en sortie du 230V, ce qui redressé et filtré donne du 310V, c'est une haute tension qui peut servir pour de nombreux montages.

Si le transformateur a au secondaire une prise médiane, vous pouvez l'utiliser pour fournir la tension des grilles écran (certains tubes préfèrent travailler avec une tension de grille écran plus faible).

Mais ne désespérez pas si vous n'avez qu'un transfo récupéré d'une vulgaire chaine hifi. Ce transfo fournit par exemple 36 + 36V 1A. Avec le schéma à droite vous avez toutes les tensions nécessaires: la tension de 72V redressée fait 100V et un doubleur de tension fournit 200V.

Le branchement est assez particulier: nous mettons le point le plus négatif à la masse, ce qui nous donne de l'autre coté du doubleur (en fait la masse du transfo) 200V pour l'alimentation des grilles écran, et avec la tension redressée normalement nous avons du 300V pour les anodes.

Un transfo de 75VA (petite chaine hifi) nous donne assez de puissance pour un ampli de 2 X 20W fonctionnant en classe AB. La valeurs des condensateurs est calculée pour un double ampli push pull, mais vous pouvez évidemment augmenter la valeur des condensateurs.

Le premier schéma à droite est donné pour un ampli avec PL508 qui a besoin d'une tension de g2 d'environ 200V. Le second schéma est pour un ampli avec 4 PL504 qui préfèrent une tension de g2 plus basse.

On croit souvent qu'un doubleur de tension ne peut pas fournir un courant iomportant, ce qui est faux. Un condensateur de 330µF a une impédance d'environ 10Ω avec 50Hz. 10Ω, c'est moins que la résistance ohmique d'un bobinage haute tension. Il faut simplement savoir que le courant à travers le condensateur est le double du courant haute tension. Cela ne pose aucun problème si on utilise un condensateur d'alimentation d'une marque réputée.

Quelle valeur de haute tension?

En gros la valeur de la haute tension détermine la puissance que l'ampli peut fournir. Plus la tension est élevée, et plus la puissance que l'ampli peut fournir est élevée, mais plus la dissipation dans le tube est importante.

Alimenté en 180V (tension anodique), une paire de PL504 peut fournir 10W. Alimenté en 280V, la puissance est de 20W. Pour les pentodes, la puissance croit assez linéairement avec la tension (une pentode agit comme une source de courant variable, pas comme une résistance variable).

Quand on modifie la haute tension, il faut adapter la polarisation des tubes de puissance pour les faire travailler dans la partie la plus rectiligne des caractéristiques, tout en ne dépassant pas la dissipation maximale des tubes.


Exemple d'alimentation haute tension
310V pour les anodes avec découplage pour éviter l'intermodulation d'un canal par l'autre
260V pour le préampli avec découplage spécial (voir plus bas)
130V stabilisé pour la tension de grille écran des PL504

La tension de la grille écran peut être fournie par une alimentation séparée ou par un stabilisateur de tension. Dans un ampli c'est la seule tension qui doit être stabilisée, surtout s'il doit pouvoir fournir une puissance élevée.

Filtrage

Le filtrage doit être plus poussé pour les amplificateurs asymmétriques (étage de puissance SRPP ou SE) qui n'ont pas un bon CMRR (common mode rejection ratio), l'ondulation résiduelle s'entend dans les haut parleurs. Prenez 50 à 100µF par courant de 10mA. Pour un étage de puissance qui tire 38mA, il faudra un électrochimique de filtrage de 330µF au minimum (monobloc).

Pour les amplificateurs push pull le filtrage peut être nettement moindre car les variations de l'alimentation agissent sur les deux tubes de puissance et s'anullent mutuellement. De plus en cas de fonctionnement en classe AB le courant de repos est bien moindre, or c'est à ce moment que le ronflement de secteur est le plus audible. J'ai réalisé un ampli de 20W avec seulement un condensateur de filtrage de 50µF et le bourdonnement de secteur était acceptable (courant de repos de 8mA).

Par contre dans un ampli push pull les étages préampli qui ne sont pas symmétriques doivent recevoir une cellule de filtrage supplémentaire (avec éventuellement une diode de séparation des tensions).

Bruits de commutation

Pour réduire les bruits de commutation des diodes de redressement il faut placer des petits condensateurs de filtrage sur chaque sortie du transfo d'alimentation. La commutation produit des harmoniques sur 100Hz, 150Hz, 200Hz... qui se propagent à tout l'amplificateur.

Ces petits condensateurs éliminent également les parasites du réseau: les amplificateurs à lampes y sont très sensibles. Les condensateurs doivent être placés entre chaque sortie du secondaire et la masse (même les tensions non redressées). On utilisera une valeur de 10nF pour la haute tension et de 0.1µF pour le chauffage (qu'il y ait redressement ou pas: les condensateurs neutralisent les parasites du réseau).

Séparation des tensions

Certains amplificateurs fonctionnant en classe AB peuvent tirer un courant fort important lors des pics musicaux. L'alimentation n'est pas toujours prévue pour une telle puissance (résistance du bobinage du transfo, self de filtrage,...). Un PL519 peut aisément tirer plus de 200mA, s'ils sont à 4 cela fait près d'un ampère à fournir. Si l'alimentaion est un peu faiblarde, la haute tension va chuter, et cela va se répercuter sur les étages préamplificateurs (déplacement du point de fonctionnement des tubes, pompage, intermodulation, fausses couches dans un rayon de 6.3m [20.7ft for ze english]).

Si on ajoute une diode entre l'alimentation des étages de puissance et des étages préamplis, on isole les chutes de tensions. Quand la haute tension chute, la diode n'est plus en conduction et isole le préampli des variations de tension. Le condensateur électrochimique prend le relais le temps que dure le pic de puissance.

Pour réduire au maximum l'intermodulation d'un canal sur l'autre vous pouvez ajouter deux diodes en série sur les résistances de 10Ω (schéma plus haut sur la page).

Diodes sur la masse de l'alimentation

Puisqu'on parle d'alimentations, voici ce qu'on peut trouver sur certains amplificateurs à transistors, notament deux diodes sur la masse de l'alimentation. L'amplificateur travaille avec une tension positive et négative identique, comme la plupart des amplificateurs à transistors.

Il n'y a normalement aucun courant qui circule dans la ligne de masse, parfois un très faible courant parce que la partie positive tire plus ou moins de courant que la ligne négative. En théorie la ligne de masse ne devrait pas être connectée, les condensateurs dans l'alimentation servent de masse virtuelle. C'est d'ailleurs ce qui se passe avec certains systèmes qui sont directement branchés sur le secteur, comme les alimentations à découpage avec un demi pont en H.

Ce système permet d'éviter le courant constant qui circule dans les haut parleurs quand la sortie n'est pas parfaitement à 0V. Tant que cette tension ne dépasse pas 0.6V, la chute de tension se produit au niveau des diodes et pas dans le haut parleur. En pratique la tension de sortie de l'ampli au repos est très proche du 0V.

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