Un amplificateur 4 x 55 W pour voiture

Cet étage final audio de puissance pour autoradio très compact utilise un seul circuit intégré et fournit pourtant 55 W sur chacun des quatre canaux (deux “avant” droite et gauche, deux “arrière” droite et gauche). Il possède les fonctions “standby” et “mute” et on peut le coupler à des enceintes ou haut-parleurs de 2 ou 4 Ω d’impédance.



Caractéristiques techniques
- Alimentation nominale : 12 Vcc (8 à 18 Vcc)
- Consommation au repos : 220 mA
- Consommation à la puissance max. : environ 10 A
- Protection contre : les courts-circuits de sortie le suréchauffement les inversions de polarité
- Impédance de sortie : 2 à 4 Ω
- Impédance d’entre : 100 kΩ
- Bande passante : 20 Hz à 20 kHz
- Puissance de sortie : 4 x 55 W (14,4 Vcc 2 Ω, THD = 10 %) 4 x 30 W (14,4 Vcc 4 Ω, THD = 10 %)
- Puissance sortie max. par canal : 80 W (2 Ω)

La caractéristique principale d’un amplificateur pour voiture tient dans ses dimensions réduites par rapport à celui de la chaîne Hi-fidomestique. Pourtant sa puissance ne doit pas être beaucoup moins élevée ni sa réponse en fréquence beaucoup moins bonne… et le tout avec une tension d’alimentation de 12 V (celle de la batterie du véhicule). L’amplificateur pour autoradio que nous vous proposons de construire remplit parfaitement ce cahier des charges : il est fondé sur un circuit intégré monolithique et bon marché, d’où son étonnante simplicité (un seul circuit intégré pour les quatre voies stéréo avant-arrière). Et personne ne vous empêche, si vous le voulez, de l’utiliser à la maison comme ampli Hi-fiou bien d’en faire un amplificateur P.A. (“Public Address”) autonome, pouvant fonctionner sur batterie.

Le circuit intégré utilisé
L’amplificateur met en oeuvre en effet un circuit intégré TDA7560 STMicroelectronics (pour en savoir davantage connectez-vous au site www.st.com) fournissant sur des charges de 2 ohms une puissance maximale de 55 W sur chacun des quatre canaux et de 30 W sur des charges de 4 ohms d’impédance.
Son domaine d’application spécifique est l’automobile avec des tensions d’alimentation allant de 8 à 18 V. Il est triplement protégé contre les courts-circuits de sortie (à la masse, au positif et les deux fils entre eux), il est également protégé en température, contre l’inversion de polarité d’alimentation et il peut piloter des charges fortement inductives : bref, il est théoriquement indestructible !
Le TDA7560 est un amplificateur en classe AB réalisé avec la nouvelle technologie BCD (Bipolaire / CMOS / DMOS), tout cela dans un boîtier Flexiwatt25 : les broches sont disposées alternativement sur deux files. La structure de l’étage de sortie, avec des éléments complémentaires PN, permet une excursion de la tension de sortie de type “rail-to-rail”, c’est-à-dire de zéro au niveau maximal d’alimentation : ceci, combiné avec le fort courant que les finaux sont capables de fournir et la très basse perte de conduction, a pour conséquence des taux de distorsion minimes. Le TDA7560 dispose même des fonctions “standby” et “mute” (qui pourront être fort utiles si votre autoradio en est dépourvu), ainsi qu’une fonction “automuting” (si la tension d’alimentation devient trop faible).
Il comporte enfin une sortie HSD (contrôlant la tension continue “d’offset” de l’amplificateur) laquelle, en cas de grave anomalie, fournit en sortie un niveau logique permettant d’interdire l’étage, mais nous ne nous en servirons pas.

Le schéma électrique
Comme le montre la figure 1, le seul composant actif est le circuit intégré ST.
L’alimentation (bien sûr de 12 VDC, batterie de la voiture oblige) arrive sur les broches 6 et 20. Aux broches 4 et 22 sont reliées respectivement les résistances de “pull-up” R1 de 47 k et R2 de 470 k servant à maintenir au niveau logique haut ces deux entrées de telle façon que les fonctions de “standby” et de “mute” soient normalement sur “OFF”. Sur le bornier à 3 pôles CONN1 (voir figure 2a) on trouve la masse et deux broches utilisées pour mettre l’amplificateur en “standby” ou en “muting”. La différence entre “standby” et “muting” est fort simple : dans le premier cas le fonctionnement de l’amplificateur est complètement inhibé et sa consommation tombe à 75 μA, dans le second (“muting” actif) la puissance de sortie est réduite drastiquement mais l’ampli remplit ses fonctions normalement.
Ces deux broches sont disponibles pour la liaison à l’autoradio : elles seront connectées à ses sorties “standby” et “mute”. S’il ne dispose pas de ces contrôles pour amplificateur externe, on recourra à deux solutions : soit laisser ces entrées non connectées (ainsi ces fonctions seront normalement inactives), soit monter deux interrupteurs comme le montre la figure 4 (ainsi on pourra mettre l’amplificateur en “mute” ou en “standby” en mettant à la masse les deux entrées à l’aide des interrupteurs). Le circuit dispose de quatre entrées IN1, IN2, IN3, IN4 auxquelles parviennent les quatre signaux d’entrée prélevés à la sortie de l’autoradio. En série avec les entrées (broches 11, 12, 14, 15) on a monté C1, C2, C3, C4 (des multicouche de 100 nF). Aux entrées peuvent être appliqués des signaux de niveaux élevés sans aucun problème : en effet, la valeur limite à ne pas excéder est de 8 Vpp ! Pour calculer la sensibilité d’entrée il suffit de savoir que le gain de l’ampli est de 26 dB : ce gain est fixe et il ne peut être modifié avec des composants externes. Les quatre sorties sont constituées de deux broches chacune, bien sûr polarisées, tout comme les enceintes acoustiques auxquelles elles aboutissent.

Figure 1 : Schéma électrique de l’amplificateur pour autoradio.

Figure 2a : Schéma d’implantation des composants de l’amplificateur pour autoradio.

Figure 2b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’amplificateur pour autoradio, côté soudures.

Figure 2b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés de l’amplificateur pour autoradio, côté composants.

Figure 3 : Photo d’un des prototypes de la platine de l’amplificateur pour autoradio.

Liste des composants
R1 ..... 47 kΩ
R2 ..... 470 kΩ
R3 ..... 10 kΩ
R4 ..... 10 kΩ
C1 ..... 100 nF multicouche
C2 ..... 100 nF multicouche
C3 ..... 100 nF multicouche
C4 ..... 100 nF multicouche
C5 ..... 220 nF multicouche
C6 ..... 47 μF 25 V électrolytique
C7 ..... 2200 μF 25 V électrolytique
C8 ..... 100 nF multicouche
C9 ..... 100 nF multicouche
C10 .... 100 nF multicouche
C11 .... 2200 μF 25 V électrolytique
U1 ..... TDA7560

Divers :
5 ...... borniers 2 pôles au pas de 5 mm
1 ...... bornier 3 pôles au pas de 5 mm
4 ...... prises socles RCA “cinch”
1 ...... dissipateur à ailettes
........ et à semelle épaisse
2 ...... vis autotaraudeuses
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.


Figure 4 : Les liaisons.

Photo montrant les liaisons à effectuer pour installer l’amplificateur dans le véhicule à sonoriser. Nous vous conseillons d’utiliser du câble blindé pour les entrées et du câble d’enceintes (non blindé mais fort diamètre) pour les sorties. Si votre autoradio n’est pas pourvu de sorties “Standby” et “Mute”, il est possible de disposer de ces fonctions en utilisant, comme montre la figure, deux interrupteurs. En raison de la présence de résistances internes de “pull-up”, ces fonctions sont normalement désactivées. En clair, les interrupteurs “Standby” et “Mute” ne sont utiles que si l’on désire utiliser ces deux fonctions.

La réalisation pratique
Nous pouvons maintenant passer à la construction de l’appareil. La platine tient sur un circuit imprimé double face à trous métallisés : la figure 2b-1 et 2 en donne les dessins à l’échelle 1. Quand vous l’avez devant vous, montez les rares composants en vous aidant des figures 2a et 3 et de la liste. Aucune difficulté particulière n’est à redouter, même si vous débutez. Ne lésinez pas sur la taille du dissipateur : il doit pouvoir dissiper la puissance élevée des quatre canaux (voir photo de début d’article).
Soudez les nombreuses broches du circuit intégré avec un fer de 20 W à pointe fine (ne faites ni des courts-circuits entre pistes ou pastilles ni des soudures froides collées et attendez quelques dizaines de secondes entre chaque broche).
Vous pouvez le fixer (au moyen de vis autotaraudeuses) au dissipateur avant soudures, ce qui vous permettra en outre de bien positionner la platine par rapport au rail d’aluminium. Entre ce dernier et la face d’appui du circuit intégré, mettez une fine et régulière couche de graisse blanche aux silicones.
Il ne vous reste alors qu’à effectuer les connexions comme le montre la figure 4.
En effet, le circuit n’a besoin d’aucun réglage et, si vous n’avez pas commis d’erreur, l’amplificateur fonctionne dès la mise sous tension. Si vous n’entendez rien dans les haut-parleurs, c’est que les interrupteurs de “mute” et “standby” sont actifs, c’est-à-dire au niveau logique bas (inversez leurs positions).

2 commentaires:

  1. J'ai enfin la solution pour tout intégrer dans mon pc, faire un son dolby suround tout en
    diy
    génial

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  2. C'est bien, on remerci schema-electronique.blogspot.com pour ses schémas.

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