La stabilisation de la tension de la grille écran est très importante, surtout si vous voulez obtenir une puissance élevée. Il y a un schéma avec des tubes PL519 qui atteint une puissance de 150W avec seulement une paire de PL519 par canal grâce à la stabilisation de la tension.

Et c'est ici qu'une alimentation stabilisée vient à la rescousse. On trouve parfois sur le net des alimentations stabilisées avec des transistors (et principalement des mosfets). Quand un tel amplificateur a une panne, c'est souvent parce que la partie transistorisée est défaillante.

Voici donc une petite alimentation stabilisée. J'ai décidé d'utiliser une tétrode PCL805 qui est parfaitement à sa place ici. C'est un tube qui est originellement destiné à la déflection trame des téléviseurs. Ce tube peut résister à de très hautes tensions, mais peut également fournir un courant important avec une différence de tension relativement basse de 50V

La triode est utilisée comme comparatrice entre la tension de référence (sur sa cathode) et une partie de la tension de sortie (sur sa grille). On peut choisir une tension zener de 24 à 80V tant qu'on adapte le diviseur de tension en conséquence. Avec les composants indiqués, la plage de réglage va de 70 à 175V.

Si la tension à la sortie de l'alimentation stabilisée tend à augmenter, cela réduit la tension anodique sur la triode, et donc également la tension en sortie. La résistance de 820k augmente légèrement la tension de sortie quand la tension d'alimentation diminue, ce qui garantit une puissance constante même avec des variations de la tension d'alimentation. Si la compensation est trop importante, on peut augmenter la résistance à 2.2MΩ. Ou utiliser une résistance de 10MΩ si on utilise l'alimentation comme petite alimentation de laboratoire.

La tétrode est branchée en cathode suiveuse. Le tube a une dissipation maximale de 9W et peut fournir un courant de plus de 50mA, ce qui est suffisant pour commander 4 PL504. Pour des PL509 ou PL519 il faut utiliser un stabilisateur par canal.

La tension en sortie reste relativement constante pour un courant en sortie de 9 à 30mA. A 300V la différence de tension est limitée à moins de 1V et à 337V (la tension maximale que mon alimentation stabilisée peut fournir) la tension est stable à 3V près pour un courant de 9 à 58mA.

On dépasse la dissipation maximale avec une résistance de charge de 2.2kΩ et ce courant ne peut être maintenu que pendant un court instant (pics sonores). Le courant maximal est de 60mA avec une tension d'alimentation de 300V et une tension en sortie de 150V.

La résistance de 82kΩ peut être adaptée selon la haute tension, on prendra par exemple 75kΩ pour une haute tension de 300V et 68kΩ pour 250V.

La tension de sortie plus basse quand la tension d'alimentation est plus élevée est prévue pour une stabilisation optimale du point de fonctionnement des tubes de puissance. Quand la tension d'alimentation diminue (parce que l'ampli fournit une puissance élevée) la tension de sortie augmente légèrement pour stabiliser le point de fonctionnement. Ce système assure également que la dissipation maximale n'est pas dépassée quand la tension de secteur est plus élevée (la tension de secteur peut varier de plus de 10%).

Si cette fonctionalité n'est pas demandée, on peut éliminer la résistance de 820kΩ (ou la remplacer par une de valeur très élevée).

Il ne faut pas que la compensation soit trop importante, pour éviter une oscillation basse fréquence de la tension d'alimentation. Il y a une boucle de contre réaction positive: quand la tension d'alimentation diminue parce que les tubes de puissance doivent fournir un courant plus important, la tension de grille écran augmente, ce qui augmente à nouveau le courant dans les tubes de puissance.

A droite une plaquette avec le stabilisateur complet. La plaquette est réalisée à l'avance et prend directement place dans l'amplificateur. Le soquet du tube est soudé sur le coté inférieur de la plaquette pour faire un meilleur contact. Le diviseur de tension est préparé à l'avance selon la tension voulue, 22kΩ et 270kΩ pour une tension de grille écran de 200V et une haute tension de 330V.

Le tube PCL805 peut fonctionner avec une différence entre le filament et la cathode de 200V (cathode positive) et 315V à froid. Il n'est donc pas vraiment nécessaire d'utiliser un transfo avec un bobinage séparé pour alimenter le tube en 15V (chauffage). Tous les tubes de la série "P" ont une isolation renforcée entre le filament et la cathode, car pour le chauffage ces tubes sont alimentés directement sur la tension de secteur. N'utilisez donc pas de tube de la série "E" (le ECL805 existe également), car ces tubes sont conçus avec une isolation de 100V, ce qui est trop peu et nécessite un bobinage séparé.

Images d'oscilloscope:

1. Signal en sortie avec une amplitude de 4Vrms (puissance de 3.2W)
   Le signal n'est pas déformé, mais à partir d'une amplitude plus élevée il se produit une distorsion de croisement (crossover) très visible. C'est bizarre, car le courant de repos est de 10mA (tubes de puissance EL508 qui ont assez avec un courant de repos de 8mA pour fournir un sinus parfait). C'est encore plus bizarre quand on sait que normalement la distortion de croisement est surtout présente avec les signaux de basse amplitude, pas avec les signaux de forte amplitude où la distorsion disparait dans le signal quand il a plus de 10V crête à crête.

2. Signal en sortie avec une amplitude de 8.4Vrms (puissance de 14.1W)
   La distorsion est fortement présente, comme si la tension de la grille de controle était devenue plus négative. Ce n'est pas le cas, la tension est bien stable à -29V. La distorsion est causée par l'alimentation qui chute de 339V à 272V (tension anodique) et de 208 à 168V (grille écran). C'est la dernière tension qui pose problème, une réduction de cette tension a le même effet qu'une tension de grille de controle plus négative.

3. Signal en sortie avec une amplitude de 8.5Vrms (puissance de 14.5W)
   Signal d'oscilloscope avec alimentation de grille écran adaptée: la distorsion de croisement a disparu et la puissance est plus élevée (limitée par le clipping, causé par la tension d'alimentation plus faible).

Le transformateur doit débiter un courant plus important (125mA par canal au lieu de 110mA), mais cela ne pose aucun problème car cette charge supplémerntaire n'est présente que pendant les pics sonores. En moyenne le courant est de 50mA par canal et le transfo est conçu pour 200mA (pour les deux canaux).

Dernière photo à droite: un monobloc que j'utilise pour des tests. Dans le sens des aiguilles d'une montre:

• transfo haute tension (115 + 115V 30VA nettement trop faible),
• stabilisation compensée de la tension de grille écran des tubes de puissance (en dessous: le transfo basse tension de 12.5V)
• module bluetooth
• réglage de la polarisation (en dessous: préamplificateur à transistors)
• etage de puissance avec EL508 (en dessous: transfo de sortie 25W)

Stabiliser toute la haute tension?

• On perd pas mal de puissance:
  Pour avoir une stabilisation eftective, il faut une chute de tension aux bornes du régulateur. Si on utilise des transistors, il faut au moins 10V de réserve, à compter à partir de la tension minimale que l'alimentation peut fournir dans les plus mauvaises conditions. L'alimentation haute tension doit fournir une tension plus élevée, et on arrive à des hautes tensions de 400V et plus. Les condensateurs qui résistent à une telle tension sont plus chers que les condensateurs pour 350V.

• L'influence de la tension sur l'anode
  Dans une pentode ou tétrode, l'influence de la haute tension n'est pas très importante, la grille écran faisant un écran électrostatique entre la cathode et l'anode. Le courant anodique augmente bien sûr avec la haute tension, mais moins que si le tube aurait été une résistance (la pentode et la tétrode agissent plutot comme une source de courant).

Alimentation stabilisée de labo

Le schéma d'une alimentation haute tension Philips se trouve ici. Elle fonctionne même mieux qu'une alimentation transistorisée moderne (meilleure stabilisation, moins de bruit).