J'avais envie de partager mes derniers travaux en matière d'électronique. Il s'agit d'un ampli sub en classe D créé à partir de la puce TPA3221 de Texas Instrument. Il y avait un moment que je regardais d'un œil circonspect ces petites puces minuscules, capable de fournir des puissances importantes avec une qualité audio qui s'améliore presque chaque jour. J'ai finalement décidé de tenter le coup avec cette puce, qui annonce jusqu'à 200W de puissance, pour des performances audio remarquables, ainsi que des fonctionnalités intéressantes.
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa3221.pdf?ts=1635321363258&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
Il existe de nombreux modules tout fait à partir de cette puce, mais on est jamais mieux servi que par soi même. Et le niveau de satisfaction est démultiplié lorsqu'il s'agit d'une réalisation entièrement DIY
Pour ceux qui auraient envie de se lancer dans l'aventure, je posterai d'ici quelques jours tous les schémas, gerbers, programmes arduino, et autres fichiers nécessaires à sa réalisation telle que je l'ai fait moi, ainsi que les fichiers Eagle si vous voulez apporter votre touche personnelle... je précise que cet ampli ne peut pas être utilisé pour des fins commerciales. Il n'est pas impossible qu'il soit commercialisé un jour par ma propre marque, déposée à l'INPI.
J'ai configuré cet ampli pour qu'il offre son optimum de performance audio,( mais il est très facile de faire autrement): mono PBTL, avec mise en parallèle des sorties avant le filtrage LC (pré LC filter), switching en mode AD.
Comme vous le verrez dans la data sheet, de nombreuses configurations différentes sont possibles, en changeant quelques valeurs de résistances. Tel que, le gain est de 34dB, avec une impédance d'entrée de 7.7 kR, couplé avec une capacité de 4.7 µf, ce qui donne une fréquence de coupure basse de l'ordre de 5Hz. A noter ici que dans la data sheet, ils conseillent d'utiliser un condo de 10µF pour ramener cette Fc à 2.2 Hz, mais j'ai eu une discussion avec un ingé de TI sur leur forum, qui finalement le déconseille, car d'expérience celà à un impact sur la fonction reset, avec un risque de mauvaise initialisation de la puce.
L'ensemble du schéma et du PCB est parfaitement conforme aux spécifications du constructeur. (rien de neuf ici, et sans mauvaises surprises!)
Le plus important (et ce qui m'a coûté le plus de temps à la mise au point) est finalement tout ce qui entoure cet ampli: allumage automatique géré par une carte arduino (j'y reviendrai, c'est un élément essentiel d'évolutivité de cet ampli), qui gère aussi le reset de l'ampli et les deux fonctions de défaut (contrôle de température, clipping, et défaut de tension d'alimentation, avec LED déportées).
Il embarque également un circuit complémentaire à base d'ampli op quadruple (ici un opa1604)pour le réglage du gain en entrée (+/- 20dB), de la fréquence de coupure haute (de 45 à 280 Hz environ), et un circuit déphaseur. On devrait dire plutôt re-phaseur, car il a pour but de corriger le déphasage introduit par le filtre passe bas.
Comme je le disais, l'ampli est doté d'un circuit permettant de détecter la présence d'un signal en entrée, permis par une amplification conséquente réalisé par un LM358, qui renvoi vers la carte arduino (une nano every) qui pilote un relais de contrôle de l'alimentation de puissance. Il est donc très facile de modifier la valeur du niveau de consigne d'allumage, et le délai d'extinction (ici respectivement 10mV en entrée pour l'allumage, et 5 minutes sans signal pour l'extinction). Il suffit de modifier deux valeurs dans le programme arduino.
Concernant l'alimentation, j'utilise un module connex electronic (SMPS300RS). Elle est parfaitement adapté pour alimenter cet ampli, puisqu'elle dispose d'une sortie de 28V 10A pour la puissance, et deux sorties symétriques pour les alimentations des circuits complémentaires (environ +/- 11V). C'est très bien, mais la qualité n'est pas suffisante pour alimenter des circuits audio faibles signaux. J'ai donc rajouté sur la carte de l'ampli des régulations faibles bruits, low drop (LT1964 et LT1761). J'ai également ajouté une régulation "rustique" mais efficace pour la sortie de puissance. Il en découle une perte de quelques volts. En définitive, j'ai +/- 9v précisément pour les alimentations auxiliaires, et 25V max en pleine puissance pour la partie amplificateur. ce qui donne une puissance max avant écrêtage de 150 W sur 4 ohms. C'est bien plus qu'il ne m'en faut. Je pense qu'on peut se passer de la régulation de puissance, ce qui permet éventuellement de conserver la tension max de la carte, mais par contre il est absolument nécessaire de filtrer et réguler l'alimentation auxiliaire (bien trop bruyante sinon!).
J'utilise également l'alim régulée 5V de la carte arduino pour alimenter les circuits numériques (notamment le LM358).
Voilà pour une introduction, je détaillerai plus si vous vous intéressez à cette réalisation, ou si vous voulez réaliser cet ampli.
Je l'ai monté dans un caisson homecinema que je n'utilisais plus, depuis que son module d'ampli avait lâché. Ca marche vraiment top! et bien mieux que son prédécesseur. Je suis donc ravi
Voici une photo de la carte ampli. A part la cellule de filtrage de sortie el les gros condo de découplage, toute la partie ampli de puissance est masquée sous le radiateur qui coiffe la puce TPA3221 !
Et l'ensemble, monté sur une plaque d'alu de 4mm, qui ferme à l'arrière le caisson du sub. On retrouvera sur la face externe l'intérupteur principal, les trois potentiomètres pour régler le gain en entrée, la fréquence de coupure et le déphasage. Bien sûr la prise entrée audio.
La version ici représentée diffère de la dernière (non encore testée), qui remplace le potentiomètre de réglage du gain par un potentiomètre numérique. J'y reviendrai
Créé le 21 Mar 2024 12:35
