Amplificateurs à tubes
l'alimentation de la grille écran
Alimentation

Certains tubes, et principalement les tétrodes à faisceaux dirigés fonctionnement mieux avec une tension de grille écran plus basse que la tension anodique. La sensibilité est accrue et la linéarité est meilleure. La tension de la grille écran détermine fortement le point de fonctionnement de l'ampli (plus que la tension anodique) et on a intérêt à stabiliser cette tension.
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La tension de grille écran
(sans alimentation stabilisée)

Au lieu de stabiliser la tension de la grille écran, il est également possible de modifier dynamiquement la tension des grilles de controle selon la tension de la grille écran

Les tétrodes à faisceaux dirigés sont très sensibles à la tension sur la grille écran. C'est même pour cela que dans certains amplificateurs les tubes de puissance sont commandés via la grille écran. Vous avez donc tout intérêt à stabiliser la tension de la grille écran, surtout si vous construisez un ampli de puissance. Cela concerne les tétrodes EL500, EL504, EL508, EL509, EL519 (et les versions P correspondantes), mais les tubes de fabrication récente comme les KT77, KT88, 6L6 et EL509S profitent également de la stabilisation. Le KT88 peut travailler avec une tension anodique de 700V, mais la tension de la grille écran doit être limitée à 250V.

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.

Compensation de la tension d'alimentation

La tension de sortie de l'alimentation 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%).

La compensation de la tension d'alimentation permet de maintenir la puissance identique, même avec une tension d'alimentation plus basse. Elle permet des basses profondes et bien définies car la puissance disponible reste identique, même quand la tension d'alimentation chute en charge.

Quand on utilise une tension stabilisée (et compensée) on peut utiliser une tension de grille écran un peu plus basse, parce cela ne limite plus la puissance maximale que le tube de puissance peut fournir. On choisit normalement une tension de la grille écran en tenant compte que l'ampli doit pouvoir fournir sa puissance nominale avec une haute tension un peu réduite (et donc également une tension de g2 réduite). Comme la tension de g2 augmente légèrement quand la tension d'alimentation diminue les tubes de puissances peuvent toujours fournir la puissance nominale. En utilisant une tension de grille écran un peu plus basse on augmente lerendement de l'étage (moins de courant qui se perd via la gille écran), mais le tube devient également un peu plus sensible (tension de grille de commande moins négative).

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.

Stabiliser toute la haute tension?

Si un fonctionnement stable de l'ampli est si important, pourquoi ne pas stabiliser toute la haute tension? Il y a plusieurs raisons pour ne pas le faire:
  • 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). Il y a une tension alternative de plus de 300V superposée à la haute tension quand l'ampli fonctionne. En comparaison, la faible variation de la haute tension anodique n'a pas d'effet sur le fonctionnement de l'ampli.

La stabilisation de la tension de la grille écran est par contre très interessante, car cette tension est plus faible que la haute tension pour les anodes. On a ainsi une marge pour permettre la régulation. La tension perdue en régulation aurait de toute façon été perdue. Le courant à stabiliser est plus faible (Ig2 = 1.7mA pour Ia = 27mA à puissance de 25% et Ig2 = 10mA pour Ia = 60mA à puissance maximale). On peut également compenser la diminution de la haute tension en charge en augmentant la tension de la grille écran (comme je fais moi-même)

Solution alternative

Une solution alternative si vous ne voulez pas d'alimentation stabilisée pour la tension de la grille écran, c'est d'utiliser une valeur de condensateur très élevée.

Même si la tension d'alimentation chute quand l'ampli travaille à forte puissance, la chute ne se propagera pas aussi rapidement vers la grille écran. Vous pouvez ainsi obtenir des pics de puissance maximale continue de 100ms pour un condensateur de 470µF. Il n'est évidemment pas possible de mesurer la puissance sinusoïdale continue, puisque alors l'électrochimique a le temps de se décharger.

Dans l'exemple à droite, c'est l'électrochimique de 1000µF qui alimente les grilles écran. Ces condensateurs ne doivent être prévus que pour une tension d'alimentation de moitié, donc par exemple 250V. La présence de la diode est nécessaire.

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