Radio à lampes

Des particules en provenance de la cathode se déposent sur la première grille. La couche peut se détacher en fragments à cause du bombardement ionique quand le tube fonctionne à puissance élevée. Pour un étage single ended, c'est toujours le cas car il doit nécessairement fonctionner en classe A.

La couche de d'oxide de barium sur la cathode permet l'émission d'électrons à partir d'ene température relativement basse. Quand du barium se retrouve sur la première grille (grille de commande), la grille peut également émettre des électrons. A cause du rayonnement de la cathode, la grille chauffe aussi et commence à émettre des électrons.

Le son est devenu très mauvais et quand on mesure la tension sur la grille, on remarque une tension positive, alors qu'elle doit être légèrement négative (-0.5V) si tout va bien. (étage de puissance d'un poste de radio à polarisation par résistance cathodique).

La tension positive sur la grille de commande produit un courant plus important dans le tube. L'anode peut devenir rouge cerise et la résistance de cathode peut noircir et même griller à cause du courant plus important. La tension sur la cathode est trop élevée. On remarque souvent un ronflement plus prononcé parce que les condensateurs de filtrage n'ont pas été prévus pour ce courant plus élevé.

La seule solution c'est de remplacer le tube (ici un EL41). On en trouve encore en condition NOS (New Old Stock) en emballage d'origine. On peut également remplacer le tube par un EL84 plus puissant, mais il faut alors rempalcer le soquet.

Amplificateurs à lampes

Les tubes ont deux limites de fonctionnement: la dissipation anodique maximale (qui peut faire fondre le verre en quelques minutes) et le courant cathodique maximal (qui produit à la longue une destruction de la cathode et un dépot de barium sur la première grille).

Pour limiter la destruction de la cathode, les amplificateurs à lampes sont généralement conçus pour travailler à la tension la plus élevée possible (les amplificateurs à lampes EL34 fonctionnent ainsi à une tension de 450V). A cette tension plus élevée, la limite de fonctionnement est la dissipation totale qui ne peut pas être dépassée.

Mais ce que les ingénieurs ne se rendent pas compte, c'est qu'une tension plus élevée produit un bombardement d'ions plus énergiques. Il y a moins d'ions, mais ils font plus de dégats, ce qui fait que le résultat est presque pareil.

La plupart des tubes de puissance ont des supports en cuivre et des ailettes pour évacuer la chaleur, mais ce n'est pas toujours suffisant. Tube montré ici: tétrode à faisceau dirigé.

Les tubes qui ont été conçu pour la déflection ligne des téléviseurs (PL504, PL509, PL519, PL508, mes favoris) résistent mieux car ils ont une cathode plus large et la grille se trouve à une plus grande distance de la cathode (c'est la raison pour laquelle ces tubes doivent recevoir un signal de commande plus important). Le bombardement d'ions a moins d'effet puisqu'il est étendu à une plus grande surface.

C'est également la raison du succès des "faux tubes de déflection" du genre EL509: ces tubes ont conçus avec des paramètres qui se rapprochent de ceux d'un tube de déflection, mais ont une tension de chauffage de 6.3V.

Mais d'où viennent ces ions?

On peut se rendre compte que le vide n'est pas parfait quand le tube travaille: il y a une ionisation bleu clair près de la cathode, alors que la cathode elle-même est rouge foncé (l'effet n'est vraiment visible qu'avec les tubes de puissance). C'est un effet identique qui se produit avec les lampes néons et les TL, mais les électrodes des lampes sont conçues pour résister à ce bombardement. La cathode d'un tube électronique est rapidement détruite en cas de bombardement ionique.

L'effet peut même se produire avec les nouveaux tubes (NOS: new old stock), mais également avec les tubes de fabrication récente quand le vide n'est pas parfait. C'est parfois le cas avec les tubes chinois qui sont vraiment très mauvais. Ces tubes tombent en panne au bout de quelques heures de fonctionnement. Il y a parfois un bruit de fond plus important, mais la panne se manifeste généralement par une réduction de l'effet de la grille de commande (qui est contaminée).

Au fil du temps, le verre devient un peu plus foncé à cet endroit, un effet qui se voit bien avec les tubes d'anciennes télévisions monochromes (PL504, PY88, PFL200, PCL805: successivement une tétrode à flux dirigé déflection ligne, une diode de récupération ("booster"), un tube de sortie vidéo et un tube de déflection trame). Les tubes de puissance audio (PL86 et PL84à n'ont normalement pas de traces, car ils sont utilisés à une tension plus basse (montage SRPP).

Tous les tubes n'ont pas cet effet, cela dépend du type de verre utilisé et de la forme des électrodes, mais un tube qui a de telles marques n'est pas NOS (New Old Stock)

Panne avec un ampli à EL34 (2 × 50W)

Sur les forums d'information, il lit qu'il est recommandé de remplacer tous les condensateurs électrochimiques. Ce que notre électronicien fait en premier lieu, mais il ne remarque pas que le condensateur de polarisation de la grille de commande des tubes de puissances doit être monté à l'envers (cette tension est négative par rapport à la masse).

L'amplificateur est mis en route, et à première vue tout semble fonctionner. Le condensateur électrochimique monté à l'envers n'explose pas (il est conçu pour une tension de fonctionnement de 350V et n'en reçoit que 40). Mais sa capacité chute fortement et la tension à ses bornes n'est que 25 à 30V environ, alors qu'elle aurait dû être de 40 à 45V.

Résultat: les tubes de puissance fonctionnent avec un courant beaucoup trop important. Pourtant tout semple en ordre: dans un schéma qu'il a trouvé sur le net, il ne voit que les tensions de g2 et d'anode, il ne mesure donc pas la tension de g1 (qui dans ce cas doit être de -38V). Le transfo d'alimentation chauffe beaucoup, mais il continue à utiliser l'ampli.

Au bout de plusieurs semaines, les caractéristiques de l'ampli se détériorent assez brusquement: le transfo chauffe énormément, le son n'est pas bon et même les tubes de puissance ont l'anode qui rougit (un tube plus fort que l'autre, mais tous les tubes ont l'anode qui rougit). C'est alors qu'on a fait appel à moi (le technicien avait entre temps reçu toutes sortes d'informations inutiles via son forum).

Que c'est-il passé ici?
Les tubes ont fonctionné avec un courant trop important, ce qui a causé une libération de barium de la cathode et dépot sur la grille de commande. La cathode chauffe la grille de commande qui à son tour émet des électrons. Un courant circule dans la grille, qui devient encore plus positive (l'effet est amplifié par la résistance d'arrêt et la résistance de fuite sur chaque grille du tube).

Après remplacement du condensateur pour la tension négative les problèmes persistent: le réglage du point de fonctionnement est devenu très critique et n'est pas stable. Quand le tube de puissance est chaud, il apparait une tension d'environ 10V aux bornes de la résistance de 100kΩ (indiquée en rouge), un signe qu'il y a un courant de grille important.

La seule solution a été de remplacer les 4 EL34 et de refaire le réglage de la polarisation négative des tubes de puissance. Les tubes qui n'avaient pratiquement pas fonctionné étaient déjà hors d'usage par la contamination de la grille.