Amplificateur de puissance 555 classe D [130144

Oct 27, 2023

Avec ce projet, j'aime construire un petit amplificateur de classe D basé sur un circuit intégré temporisé 555. J'aime également utiliser uniquement des composants « communs », ce projet a donc une grande valeur pédagogique et est facile à construire. Mon objectif est de produire environ 5 W RMS de puissance sous 4 ohms. Le niveau de distorsion doit être inférieur à 1%. Description du circuit VERSION1 (voir schéma de circuit ci-dessous)

Avec ce projet, j'aime construire un petit amplificateur de classe D basé sur un circuit intégré temporisé 555. J'aime aussi n'utiliser que des composants « communs », ce projet a donc une grande valeur pédagogique et est facile à construire.

Mon objectif est de produire environ 5 W RMS de puissance sous 4 ohms. Le niveau de distorsion doit être inférieur à 1 %.

Description du circuit VERSION1 (voir schéma de circuit ci-dessous)

Afin de construire un amplificateur de classe D, nous devons convertir le signal analogique en signal numérique. En fait, nous aimons utiliser une impulsion avec un signal modulé qui suit le signal audio analogique. De cette façon, nous pouvons allumer et éteindre 2 MOSFET de puissance de manière très efficace.

J'utilise le NE555 comme cœur de l'encodeur PWM. En entrée, nous avons une entrée transistor NPN standard (Q4) polarisée par R10 et R9. C1 bloque tous les DC à l'entrée. L'idée est de moduler la façon dont le condensateur de charge C3 se charge avec le signal audio analogique.

Dans la plupart des configurations de synchronisation 555 standard, le condensateur de synchronisation est chargé avec une tension constante, ce qui entraîne de graves non-linéarités, en particulier à des niveaux de sortie élevés. Pour améliorer la linéarité, je charge le condensateur de synchronisation avec le courant constant. J'utilise donc une source de courant à l'entrée (Q3, R2 et R7) et un convertisseur tension-courant dans la boucle de rétroaction du 555. (Q1, Q2, R1 et R3) De cette façon, nous obtenons une véritable onde triangulaire sur C3. (voir image ci-dessous « signal sur C3 pas de signal.jpg »)

La fréquence d'oscillation du 555 est d'environ 300 kHz.

Le signal de sortie est un signal PWM 0 V – 18 V qui allume et éteint M1 et M2.

D1, D2, R4 et R5 gèrent les timings « on » et « off » et évitent que M1 et M2 soient « on » en même temps (et évitent de court-circuiter l'alimentation). R12, R14 et Q5 forment un circuit de rétroaction qui améliore encore davantage les niveaux de linéarité et de distorsion. L1 et C4 sont un LPF autour de 25 kHz, supprimant tous les composants de commutation haute fréquence.

J'utilise une alimentation SMPS pour ordinateur portable de 18 V pour tester (pas cher). Au début, j'avais un bruit de commutation dans le haut-parleur. J'ajoute donc une bobine de 100 µH pour filtrer cela. Fonctionne bien !

J'ai construit ce circuit sur une carte de test standard et je suis assez satisfait du résultat. Un son audio « direct » et « clair » pour moi, avec des basses serrées ! J'obtiens une puissance d'environ 6 W RMS, ce qui est bien pour ma première tentative. Je n'ai aucun équipement de mesure de distorsion, donc je ne sais pas si mon objectif de <1% est atteint.

Concernant l'efficacité, le dissipateur thermique est froid à tous les niveaux, donc ça devrait aller.

J'ai joint quelques images et bien sûr le schéma ainsi que quelques impressions d'oscilloscope de l'onde carrée de sortie et de l'onde du condensateur de charge. J'ai également ajouté une courte vidéo de l'ampli @ work. Ne vous souciez pas de la mauvaise qualité sonore du film ; c'est la mauvaise qualité du micro de mon appareil photo J

Améliorations possibles (VERSION2 à confirmer)

Toute aide, suggestion ou astuce est la bienvenue pour améliorer ce projet !