Un booster stéréo 2 x 100 W pour voiture

Si votre voiture est votre lieu de travail ou, simplement si vous y passez beaucoup de temps, vous apprécierez de pouvoir écouter vos enregistrements, cassettes ou CD, dans des conditions optimales. Pour ce faire, nous vous proposons de réaliser votre propre booster stéréo.


Pour n’importe quel automobiliste qui fait un peu de route, le lecteur de cassette ou de CD est indispensable car il n’est pas rare que, malgré les innombrables radios occupant de manière très serrée les 20 petits MHz de la bande FM, aucun des programmes reçus à l’endroit où nous circulons ne nous intéresse.
Pour cette circonstance, nous avons toujours en réserve le petit joyau amoureusement enregistré. Or, son écoute souffre de la trop faible puissance qui est souvent le lot des combinés autoradio-CD ou K7 d’origine.
Pourtant ces combinés sont dotés d’un étage de puissance stéréo, mais il est souvent tellement peu puissant que l’écouter à fond ou presque nous garantit un taux de distorsion insupportable pour qui n’a pas des oreilles en carton.
Nous aurions alors bien besoin d’un “booster” (amplificateur de surpuissance) que nous ne serions pas obligés d’écouter au maximum (2 x 100 W, même musicaux, cela fait mal, surtout dans une automobile fermée !), sauf si nous voulons épater (ennuyer ?) la galerie, mais qui nous permettrait d’obtenir, à puissance normale, un son parfait, Hi-Fi ou mieux, avec des graves profonds, des media bien déliés et des aigus intacts, comme à la maison.

Notre réalisation
C’est pour satisfaire ces exigences que nous avons conçu ce “booster” constitué d’une alimentation à découpage (pour atteindre une telle puissance à partir du 12 V de la batterie, il est nécessaire d’élever et de symétriser la tension à 2 x 20 V) et d’un final de puissance stéréophonique Hi-Fi tout à fait remarquable par le fait qu’il dépasse largement cette norme.
Quant à la puissance disponible, elle est d’environ 2 x 100 W musicaux sur une charge de 4 ohms d’impédance avec une bande passante de 20 Hz à 40 kHz. Les watts musicaux, c’est la donnée qu’affichent les publicités des appareils du commerce, mais seule la puissance RMS est vraiment significative (comme le nombre de watts est moindre cela n’intéresse guère le constructeur de le mettre en avant). En effet, 2 x 100 W musicaux équivalent à 2 x 50 W RMS, comme le montre la formule suivante :

W RMS = (Vcc : 2,82)2 : R ohms


Note : Vcc est la tension appliquée à l’étage final de l’amplificateur, 2,82 une constante à utiliser pour trouver la valeur de la tension efficace alimentant la charge, R ohms est l’impédance de la charge, c’est-à-dire du haut-parleur.

Si nous alimentons l’étage final avec une tension double symétrique de + et – 20 V = 40 V et que la charge est de 4 ohms, nous obtenons :
W RMS = (40 : 2,82)2 : 4 = 50,29 W

Connaissant les W RMS, pour obtenir la puissance en W musicaux, nous utilisons la formule :
W musicaux = W RMS x 2
et donc
50,29 W RMS font : 50,29 x 2 = 100,58 W musicaux.

Poursuivons maintenant en expliquant pourquoi il faut alimenter l’étage amplificateur de puissance avec une alimentation à découpage double symétrique de 2 x 20 V (+ et – 20 V = 40 V avec masse centrale), à partir de la batterie 12 V du véhicule.

Caractéristiques techniques de l'alimentation à découpage
Tension d'entrée de l'alimentation ......................... 10 à 15 V
Tensions de sortie du convertisseur élévateur .............. + et – 20 V
Fréquence de travail de la commutation ..................... 80 kHz
Courant consommé à vide par le convertisseur élévateur ..... 250 mA
Courant maximum fourni par le convertisseur élévateur ...... 2 A environ

Caractéristiques techniques de l'amplificateur
Tension de travail ......................................... + et –20 V
Courant de repos des deux étages finaux .................... 120 mA
Courant maximum consommé avec charge de 8 ohms ............. 1,6 A
Courant maximum consommé avec charge de 4 ohms ............. 2,6 A
Distorsion à puissance moyenne ............................. 0,2 %
Puissance maximale délivrée sur 8 ohms ..................... 2 x 50 W musicaux
Puissance maximale délivrée sur 4 ohms ..................... 2 x 100 W musicaux
Bande passante ............................................. 20 Hz à 40 kHz
Signal maximum en entrée ................................... 2 Vpp


La puissance de sortie
Si nous alimentons un étage final BF avec la tension de 12 V fournie par la batterie, sur une impédance de charge de 4 ohms, nous obtenons une puissance maximale RMS de :
(12 : 2,82)2 : 4 = 4,52 W RMS,
ce qui fait : 4,52 x 2 = 9,04 W musicaux.

Les combinés autoradio-CD/K7 ont souvent cette puissance-là, d’où le “booster” qu’on vous propose en option… à prix d’or (le notre vous coûtera bien moins cher et, de plus, c’est vous qui l’aurez construit !).
Pour obtenir des puissances élevées, la seule solution est d’élever sensiblement la tension de 12 V et pour ce faire on utilise un convertisseur élévateur à découpage continu-continu, comme celui que vous allez construire, fournissant les + et – 20 V (voir ci-dessus) requis. Ce qui donne sur 4 ohms une puissance de :
(40 : 2,82)2 : 4 = 50,29 W RMS,
soit 100,58 W musicaux.

Si nous mettons à la sortie, des enceintes ou des haut-parleurs de 8 ohms d’impédance, au lieu de 4 ohms, la puissance maximale diminue, comme la formule nous permet de le calculer.
Bien sûr, comme nous l’avons dit plus haut, vous n’utiliserez pas toute la puissance de votre amplificateur (sinon, ce sera au risque d’y laisser vos oreilles !). Ecouté à puissance raisonnable, son taux de distorsion sera dérisoire et le son, excellent.

Figure 1 : Schéma synoptique du SG3524 utilisé dans ce “booster” pour convertir la tension de la batterie 12 V en une tension double symétrique + et –20 V. Ci-dessus le brochage de ce circuit intégré vu de dessus.

Figure 2 : Des broches 11 et 14 du SG3524 sortent des impulsions à ondes carrées déphasées de 180° utilisées pour piloter TR2, TR3, TR4 et TR5 (figure 3). Pour maintenir stable la tension de sortie du convertisseur, le circuit intégré modifie automatiquement le rapport cyclique des ondes carrées.

Le schéma électrique du convertisseur à découpage et de l’étage final BF pour autoradio
Le schéma électrique double est donné figure 3, celui de l’alimentation ainsi que celui de l’étage final BF stéréo.
Mais nous décrirons d’abord l’alimentation, d’ailleurs utilisable séparément pour alimenter tout autre chose.

Le schéma électrique du convertisseur à découpage
Pour réaliser ce convertisseur élévateur continu-continu, nous avons mis en oeuvre le circuit intégré SG3524 IC1 : c’est un générateur “switching” (à découpage) utilisé en PWM (“Pulse Width Modulation”, impulsions à largeur modulée). La figure 1 montre le schéma synoptique de ce circuit intégré et son brochage, repère-détrompeur en U vers le haut. Des broches 11 et 14 sortent des impulsions positives à ondes carrées dont la fréquence est de 80 kHz : elles pilotent la paire de transistors TR2 et TR3 et celle des TR4 et TR5.
Comme le montre la figure 2, les impulsions sortant des broches 11 et 14, en dehors du fait qu’elles sont déphasées, produisent des impulsions à ondes carrées dont la fréquence est moitié plus basse que celle produite par l’oscillateur interne : donc les MOSFET finaux de puissance MFT1-MFT2 et MFT3-MFT4 ne travaillent pas à une fréquence de 80 kHz mais à une fréquence de 40 kHz.
Le système PWM adopté ici permet d’obtenir une tension parfaitement stabilisée, car si la tension présente sur le secondaire du transformateur T1 dérivait de + ou – quelques volts, la broche 1 de IC1, reliée par R9 au point de jonction de C10, C11 et L1, la remettrait automatiquement au niveau des 20 V requis en faisant varier le rapport cyclique des impulsions à ondes carrées sortant des broches 11 et 14.
Pour bien comprendre comment cela se fait, il suffit de regarder le schéma synoptique du circuit intégré : comme le montre la figure 1, la broche 15, reliée au positif 12 V de la batterie, en dehors du fait qu’elle alimente tous les autres étages internes du circuit intégré, alimente aussi un étage stabilisateur interne fournissant à la broche de sortie 16 une tension stabilisée positive de 5 V. Cette tension est appliquée, à travers le pont R4-R5, à la broche 2 (correspondant à la broche non inverseuse + de l’amplificateur opérationnel interne, monté en amplificateur d’erreur). Etant donné que R4 et R5 ont la même valeur (4,7 kilohms), sur la broche 2 arrive une tension stabilisée de 2,5 V. Sur la broche opposée 1 (correspondant à l’entrée inverseuse de l’amplificateur d’erreur) arrive la tension prélevée sur le pont R9-R8, relié au secondaire positif des 20 V. Sur la broche 1 aussi arrive une tension de 2,5 V environ.
R9 et R8, en effet, n’ont pas la même valeur et pour savoir quelle tension arrive sur la broche 1, nous devons utiliser la formule :
[volts sur C11 : (R9+R8)] x R8

ce qui fait sur la broche 1 avec C11 à 20 V une tension de :
[20 : (33 000 + 4 700)] x 4 700 = 2,493 V

Si la tension sur le condensateur de sortie C11 montait à 21 V, l’amplificateur d’erreur restreindrait le rapport cyclique de l’onde carrée sortant des broches 11 et 14 et ainsi la tension de sortie rejoindrait sa valeur juste de 20 V. De même si la tension sur C11 tombait à 19 V, l’amplificateur d’erreur élargirait le rapport cyclique de l’onde carrée sortant des broches 11 et 14 et la tension remonterait à 20 V.
Si nous regardons encore la figure 1 du schéma synoptique du circuit intégré, nous voyons, en bas à gauche, les broches 7 et 6 connectées à un étage marqué “oscillateur”. Si nous mettons entre la broche 7 et la masse un condensateur C5 de 3,3 nF et entre la broche 6 et la masse une résistance R7 de 4,7 kilohms, l’étage oscillateur interne oscille à 80 kHz, fréquence prélevée sur les broches 11 et 14 divisée par 2 afin de pouvoir piloter TR2-TR3 et TR4-TR5. Dans ce circuit intégré, la broche 10, reliée au collecteur de TR1, sert à activer automatiquement le fonctionnement du convertisseur élévateur continu-continu. Car en fait, pour faire fonctionner ce convertisseur et obtenir qu’il fournisse en sortie les + et – 20 V requis, il faut court-circuiter à la masse la broche 10 de IC1. Si nous regardons le schéma électrique de la figure 3, nous découvrons que cette broche est reliée à la tension positive 12 V par R2. Pour court-circuiter à la masse cette broche, il faut appliquer sur la base de TR1 (douille Entrée +12 V Autoradio distant) une tension de 12 V de manière à le faire conduire. Cette douille devrait être reliée à la douille distante (d’où sort une tension positive de 12 V, servant à déployer l’antenne électrique, quand on allume le poste) présente derrière beaucoup d’autoradios.

Important : si votre autoradio ne comporte pas cette douille, vous devez obligatoirement relier la douille Entrée +12 V Autoradio Distant à la tension positive 12 V présente après le fusible F1, sinon le convertisseur ne fonctionnera pas.

Arrêtons-nous maintenant sur les broches 11 et 14 : le signal sortant de la broche 11 est amplifié en courant par la paire NPN-PNP TR2-TR3, alors que celui sortant de la broche 14 est amplifié en courant par la paire NPN-PNP TR4-TR5.
Le signal amplifié par TR2 et TR3 est appliqué sur les gâchettes des deux MOSFET MFT3 et MFT4. Dans ce convertisseur on utilise deux MOSFET montés en parallèle afin d’obtenir en sortie la puissance maximale avec une dissipation de chaleur minimale.
Comme le montre la figure 2, des broches 11 et 14 de IC1 sortent des impulsions à onde carrée déphasées de 180° par rapport à la masse et donc, quand l’impulsion positive se trouve sur la broche 11, nous ne la retrouvons pas sur la broche opposée 14 et vice-versa. De ce fait, quand sort de la broche 11 l’impulsion positive, les deux MOSFET MFT1 et MFT2 entrent en conduction et leurs drains court-circuitent à la masse le demi primaire 1-2 du transformateur T1. Quand l’impulsion positive sort de la broche 14, les deux MOSFET opposés MFT3 et MFT4 entrent en conduction et leurs drains court-circuitent à la masse le demi primaire 3-4 de T1. Du double secondaire sort une tension alternative à 40 kHz redressée par les deux diodes “FAST” (ultrarapides) BYW29 (DS1 et DS2), de manière à obtenir la tension double symétrique de + et – 20 V. La tension positive présente à la sortie de DS1 est lissée par les condensateurs électrolytiques C10, C11 et C12 et par la self L1, alors que la tension négative à la sortie de DS2 est lissée par C13, C14 et C15 et L2.
Pour compléter l’analyse, voyons ce qu’il en est des zener de 33 V 1 W DZ1 et DZ2 reliées entre les drains des MOSFET et la masse : elles servent seulement à protéger les MOSFET contre les pics de surtension se formant sur le primaire de T1 pendant la phase de commutation ON/OFF.
A ce propos, T1 est disponible déjà bobiné sur son noyau toroïdal, vous n’aurez donc pas à la fabriquer mais, si cela vous intéresse, voici ses caractéristiques :
- Le noyau en ferrite a un diamètre externe de 27 mm et une hauteur de 12 mm.
- L’enroulement primaire est de 2 x 6 spires bobinées en fil émaillé de 1 mm de diamètre.
- L’enroulement secondaire est de 2 x 15 spires bobinées en fil émaillé de diamètre 0,8 mm.

Figure 3 : Schéma électrique du “booster” : l’étage convertisseur élévateur continu-continu transformant l’alimentation d’entrée simple 12 V (batterie) en alimentation double symétrique + et –20 V utilisée pour alimenter l’étage amplificateur de puissance stéréo. Le fil ENTREE +12 V AUTORADIO DISTANT sert à mettre en fonction le convertisseur (et donc l’amplificateur) et il est à relier à la sortie de commande d’antenne motorisée (ou de tout autre appareil) présente à l’arrière de la plupart des autoradios.

Le schéma électrique de l’étage final BF
Il est à la figure 4, à droite du précédent.
Il met en oeuvre deux circuits intégrés TDA1514A Philips (figure 5). Ces circuits intégrés ont des caractéristiques excellentes, mais en outre ils sont très bien protégés : protection interne par limitation de la puissance délivrée agissant en cas de dépassement de la puissance maximale, protection thermique bloquant l’amplificateur dès que le boîtier du composant dépasse 70 °C. Aussi, si pour une raison ou pour une autre les fils de sortie entraient en court-circuit, le circuit intégré supporterait cette avarie pendant environ 8 à 9 minutes avant de griller. Afin d’éviter qu’au moment de la mise sous tension on entende dans les enceintes ou les haut-parleurs un fort et pénible “toc”, le circuit intégré dispose d’un Silencieux (“Muting”). En effet, jusqu’à ce que les deux électrolytiques C19 et C26, reliés aux broches 2 et 3, ne soient chargés (cela prend 5 secondes environ), le circuit intégré ne commence pas à amplifier.
Les deux canaux étant parfaitement identiques, nous n’en décrirons qu’un seul (même discours pour l’autre : stéréo oblige). Le TDA1514A doit être alimenté avec une tension double symétrique ne devant jamais dépasser 2 x 30 V, ni être inférieure à 2 x 12 V (avec notre alimentation + et – 20 V, nous sommes dans les clous). Cette tension est à appliquer, pour la positive sur la broche 6 et pour la négative sur la 4.
Le signal BF déjà préamplifié, à prélever à la sortie d’un autoradio ou d’un lecteur CD/K7, etc., est appliqué avec un petit câble blindé sur la douille Entrée Canal Gauche (ou Droit pour l’autre canal), où nous trouvons C16 amenant le signal au potentiomètre R17 (celui-ci sert uniquement à régler l’amplitude du signal d’entrée). Du curseur de ce trimmer, le signal prélevé par C17 est appliqué à la broche 1 de IC2 (IC3 pour l’autre canal, nous ne le répéterons plus). C18, en parallèle avec R18 sur la broche d’entrée, sert à dériver vers la masse d’éventuels résidus HF produits par le convertisseur élévateur continu-continu et pouvant être captés par les divers câbles de liaisons.
C19, entre les broches 2 et 3 et la tension négative de 20 V d’alimentation, sert à obtenir le Silencieux ou “Muting”. Jusqu’à ce que C19 (47 μF) soit totalement chargé à travers R19 (5 secondes environ), l’amplificateur ne commence pas à fonctionner.
Le pont R20-R21, sur la broche 9 de IC2, est un circuit de contre-réaction déterminant le gain du TDA1514A. Si l’on réduit légèrement la valeur de R21, on augmente le gain et donc on rend l’amplificateur plus sensible.
Le signal à appliquer à l’enceinte acoustique, ou haut-parleurs, à travers un filtre “crossover”, est directement prélevé sur la broche 5. C22 et R22, en parallèle avec l’enceinte ou HP et la self L3, en série, elle, avec R23, servent à linéariser la charge inductive des HP variant en fonction de la fréquence du son.

Figure 4 : Schéma électrique du “booster” (l’étage amplificateur de puissance final stéréo).
A gauche les brochages G-D-S des MOSFET et K-A des diodes FAST vus de face. Les brochages des transistors BC547 et BC557 sont vus de dessous.


Figure 5 : Schéma synoptique et brochage (vu de face) du circuit intégré TDA1514A. La partie frontale est en plastique et la partie postérieure est métallique. Le signal est appliqué sur la broche 1 et prélevé amplifié sur la broche 5.

Liste des composants
R1 = 10 kΩ
R2 = 3,3 kΩ
R3 = 4,7 kΩ
R4 = 4,7 kΩ
R5 = 4,7 kΩ
R6 = 820 Ω
R7 = 4,7 kΩ
R8 = 4,7 kΩ
R9 = 33 kΩ
R10 = 1 kΩ
R11 = 1 kΩ
R12 = 10 Ω
R13 = 10 Ω
R14 = 10 Ω
R15 = 10 Ω
R16 = 270 Ω 1 W
R17 = 100 kΩ trimmer
R18 = 22 kΩ
R19 = 470 kΩ
R20 = 22 kΩ
R21 = 1,5 kΩ
R22 = 4,7 Ω 1/2 W
R23 = 100 Ω 1 W
R24 = 100 kΩ trimmer
R25 = 22 kΩ
R26 = 470 kΩ
R27 = 22 kΩ
R28 = 1,5 kΩ
R29 = 4,7 ohm 1/2 watt
R30 = 100 Ω 1 watt
C1 = 10 μF électrolytique
C2 = 100 nF polyester
C3 = 100 nF polyester
C4 = 100 nF polyester
C5 = 3,3 nF polyester
C6 = 100 μF électrolytique
C7 = 100 nF polyester
C8 = 33 nF polyester
C9 = 4 700 μF électrolytique
C10 = 1 000 μF électrolytique
C11 = 1 000 μF électrolytique
C12 = 1 000 μF électrolytique
C13 = 1 000 μF électrolytique
C14 = 1 000 μF électrolytique
C15 = 1 000 μF électrolytique
C16 = 470 nF polyester
C17 = 470 nF polyester
C18 = 220 pF céramique
C19 = 47 μF électrolytique
C20 = 470 nF polyester
C21 = 470 nF polyester
C22 = 22 nF polyester
C23 = 470 nF polyester
C24 = 470 nF polyester
C25 = 220 pF céramique
C26 = 47 μF électrolytique
C27 = 470 nF polyester
C28 = 470 nF polyester
C29 = 22 nF polyester
L1 = 10 spires 10/10 cu émail. (fig. 9)
L2 = 10 spires 10/10 cu émail. (fig. 9)
L3 = 10-11 spires sur R23
L4 = 10-11 spires sur R30
DS1 = Diode rapide BYW29
DS2 = Diode rapide BYW29
DZ1 = Zener 33 V 1 W
DZ2 = Zener 33 V 1 W
TR1 = NPN BC547
TR2 = NPN BC547
TR3 = PNP BC557
TR4 = NPN BC547
TR5 = PNP BC557
MFT1 = MOSFET P321 ou MTP305
MFT2 = MOSFET P321 ou MTP305
MFT3 = MOSFET P321 ou MTP305
MFT4 = MOSFET P321 ou MTP305
IC1 = Intégré SG3524
IC2 = Intégré TDA1514A
IC3 = Intégré TDA1514A
F1 = Fusible 16 A
T1 = Transfo. torique VK27.05 (fig. 11 à 13) Prim. 2 x 7 spires 15/10 cu émail. Sec. 2 x 18 spires 10/10 cu émail. sur tore ferrite BF


La réalisation pratique du “booster”
Commencez par bobiner les selfs L1 et L2 avec du fil de cuivre émaillé de 1 mm de diamètre, sur une queue de foret de 10 mm de diamètre vous servant de gabarit (après, il faut l’enlever : c’est une self à air !) : bobinez dix spires jointives, puis raclez les extrémités du fil avec un “cutter” ou de la toile émeri et étamez-les (figure 9).
Prenez le circuit imprimé percé et sérigraphié et commencez par monter ces deux selfs près de C10 et C13 : vérifiez bien la qualité de ces soudures (qu’elles ne soient pas froides et “collées” : risque de faux contact).
Ensuite, en bas du circuit imprimé (figure 6), montez le support du circuit intégré IC1 (vérifiez aussitôt vos soudures : ni court-circuit entre pistes ou pastilles ni soudure froide collée). Montez toutes les résistances après les avoir classées par valeur et puissances (il y a des 1/4, des 1/2 et des 1 W) sans les intervertir, puis les deux trimmers R17 et R24 de 100 ohms 1 W.
Pour les deux résistances R23 et R30 de 100 ohms 1 W, vous devez d’abord enrouler sur leur corps les deux selfs L3 et L4 : 10 spires jointives de fil de cuivre émaillé de 0,65 ou 0,70 mm de diamètre avec soudures aux extrémités de chaque résistance (n’oubliez pas de racler l’émail et d’étamer, comme on l’a vu ci-dessus pour L1 et L2).
Montez les deux zener, l’une à gauche de la platine à côté du MOSFET MFT4 (DZ2), bague noire repère-détrompeur orientée vers le haut, l’autre à droite à côté des MOSFET MFT1 et MFT2 (DZ1), bague repère-détrompeur vers le bas.
Avant de passer aux composants restants, montez le transformateur toroïdal T1 disponible tout fait (figure 11). Pris à l’envers (vu de dessous), on voit qu’il comporte d’un côté 4 fils de sortie de 1 mm de diamètre numérotés 4-3-2-1 et, côté opposé, 4 autres de 0,8 mm de diamètre numérotés 5-6-7-8. N’intervertissez pas ces groupes de fils de sortie : ceux de diamètre 1 mm vont vers R16 et ceux de diamètre 0,8 mm vers C14 et C11, mais pour les premiers (1 mm) les fils 1 et 2 sont légèrement plus foncés que les 3 et 4 (le 1 est celui qui est externe au noyau, le 2 est interne au noyau, le 3 est externe au noyau et le 4 interne au noyau) et pour les seconds (0,8 mm) les fils 5 et 6 sont légèrement plus foncés que les 7 et 8 (le 5 est externe au noyau, le 6 est interne au noyau, le 7 est externe au noyau et le 8 est interne au noyau).
Pour tout cela, regardez bien les figures 11, 12 et 13, en plus de la figure 6 et de la photo figure 10. Avant d’insérer ces fils, vérifiez bien que les extrémités ont bien été raclées et émaillées (en principe elles le sont). Une fois soudés, coupez les bouts excédentaires avec une pince coupante.
Poursuivons le montage avec les condensateurs céramiques C18 et C25 puis tous les polyesters (vérifiez bien leur valeur, ne les intervertissez pas et pour cela triez-les sur la table d’abord) et enfin les électrolytiques (en respectant bien la polarité de leurs pattes, la plus longue étant le +).
A droite du transformateur T1, montez le bornier à 2 pôles d’entrée de la tension 12 V provenant de la batterie de bord. Insérez ensuite les 5 transistors plastiques, soit 3 NPN BC547 et 2 PNP BC557, sans les confondre ni les intervertir. Montez-les méplat repère-détrompeur orienté dans le bon sens montré par la figure 6 : TR1 vers IC1, TR2 vers la droite, TR4 vers la droite, soit vers C8 (voilà pour les BC547) ; TR3 vers DZ1 et TR5 vers TR4 (pour ce qui concerne les BC557).
Insérez alors le circuit intégré IC1 (SG3524) dans son support repère-détrompeur en U orienté vers la gauche.
Il ne reste plus qu’à monter les 4 MOSFET, les 2 diodes FAST et les deux circuits intégrés finaux de puissance : avant de les souder, vous devez les fixer sur les radiateurs formant les côtés du boîtier. Après avoir détaché du boîtier le radiateur de gauche, fixez-y (sans interversion) MFT4 et MFT3, DS2 et IC2 sans oublier d’interposer entre leur semelle métallique et l’aluminium du radiateur les lames isolantes de mica et, autour du petit boulon, les canons de nylon (pour MFT4, MFT3 et DS2 seulement comme le montre la figure 7). Ces canons servent à éviter un court-circuit entre la semelle du composant (reliée à la puce) et la masse (le radiateur). Pour IC2, ce n’est pas nécessaire car les écrous prennent appui sur du plastique isolant.
Contrôlez avec un multimètre (portée ohms ou test de continuité avec bip) que les semelles métalliques de MFT4, MFT3, DS2 soient correctement isolées de l’aluminium du radiateur.
Détachez maintenant le radiateur de droite et procédez de même avec MFT2, MFT3, DS1 et IC3 (lames de mica et canons) en vous aidant de la figure 8. Procédez à la vérification de bon isolement comme ci-dessus.

Figure 6a : Schéma d’implantation des composants du “booster” pour autoradio 2 x 100 W musicaux. Vous n’aurez aucune difficulté à le monter si vous suivez bien nos instructions et regardez bien cette figure et les suivantes. Pour monter T1, servez-vous de cette figure et des figures 10, 11, 12 et 13. Si vous décidez de réaliser vous-même le circuit imprimé, n’oubliez pas toutes les liaisons indispensables entre les deux faces.

Figure 6b-1 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du booster pour autoradio, côté composants.

Figure 6b-2 : Dessin, à l’échelle 1, du circuit imprimé du booster pour autoradio, côté soudures.

Figure 7 : Sur le radiateur de gauche (constituant le flanc gauche du boîtier métallique), sont fixés les MOSFET MFT4 et MFT3, la diode FAST DS2 et le circuit intégré amplificateur IC2 TDA1514A. Les rondelles de plastique isolantes sont insérées seulement autour des boulons fixant MFT4, MFT3 et DS2.

Figure 8 : Sur le radiateur de droite (constituant le flanc droit du boîtier métallique), sont fixés les MOSFET MFT1 et MFT2, la diode FAST DS1 et le circuit intégré amplificateur IC3 TDA1514A. Les rondelles de plastique isolantes sont insérées seulement autour des boulons fixant MFT1, MFT2 et DS1.

Figure 9 : Pour fabriquer L1 et L2 bobinez 10 spires jointives de fil de cuivre émaillé de 1 mm de diamètre sur une queue de foret de 10 mm. Dénudez bien et étamez les extrémités pour permettre leur bonne soudure sur les pastilles du circuit imprimé.
Bien sûr enlevez ensuite le foret, c’est une self à air !


Figure 10 : Photo d’un des prototypes de la platine du “booster”. Ne montez pas directement les circuits intégrés et les diodes FAST que vous voyez debout à droite et à gauche de la platine. Fixez-les d’abord sur les deux radiateurs (figures 7 et 8) : lire texte (la réalisation pratique). En montant T1, ne confondez pas les extrémités des 8 fils de sortie (figures 11, 12 et 13) : lire texte (la réalisation pratique).

Figure 11 : Le primaire de T1 est bobiné avec du fil de cuivre émaillé de 1 mm de diamètre, le secondaire avec du fil de cuivre émaillé de 0,8 mm de diamètre. La numérotation des 8 fils correspond à celles du schéma électrique et du schéma d’implantation des composants (figures 3 et 6).

Figure 12 : Si nous regardons le transformateur T1 du côté du primaire (fil le plus gros), le fil 1 du premier enroulement est extérieur au noyau et le 2 est intérieur, le fil 3 du second enroulement est extérieur et le 4 est intérieur au noyau. Les fils sont de couleurs différentes.

Figure 13 : Si nous regardons T1 du côté du secondaire (fil plus petit), le fil 5 du premier enroulement est extérieur au noyau et le 6 est intérieur, le fil 7 du second enroulement est extérieur et le 8 est intérieur au noyau. Les fils sont de couleurs différentes.

Figure 14 : Sur le panneau arrière du boîtier métallique, fixez les deux prises RCA d’entrée du signal BF et le porte-fusible (figure 6). De ce panneau sortent aussi (à travers des passe-fils) les deux fils doubles de sortie des deux canaux vers les hautparleurs ou enceintes, le fil double d’entrée du 12 V batterie et simple d’arrivée du +12 V AUTORADIO DISTANT.

Figure 15 : Comme le montre la photo, sur les deux radiateurs sont fixés, par boulons, le panneau arrière et la face avant, puis, par vis, les couvercles supérieur et inférieur.

La constitution du boîtier
Dernier problème de montage : enfiler toutes les pattes des MOSFET, des FAST et des circuits intégrés dans les trous correspondants du circuit imprimé. Avant de les souder sur les pastilles de cuivre, fixez aux radiateurs, avec vis et boulons, le panneau arrière et la face avant, afin d’obtenir un bloc parallélépipédique rigide et stable (figures 14 et 15).
Ensuite, pressez le circuit imprimé de telle façon qu’il se trouve à environ 5 mm du fond horizontal du boîtier.
Soudez alors toutes les pattes des composants fixés sur les radiateurs et coupez avec une pince coupante les longueurs qui dépassent.
Fixez, sur le panneau arrière du boîtier, le porte-fusible F1 ainsi que les deux douilles RCA “cinch” pour l’entrée stéréo de la BF en provenance de l’autoradio ou autre source. A l’intérieur, reliez ces douilles à la platine (près de C16 et C23) à l’aide de deux morceaux de câble coaxial RG174. Ces prises RCA sont isolées du panneau pour éviter les boucles de masse pouvant engendrer des parasites avec les appareils électriques de la voiture (essuie-glace, ventilateur, etc.) : voir figure 6.
Les fils d’entrée 12 V (batterie auto) et les fils de sortie vers les hautparleurs ou enceintes, entrent ou sortent du boîtier par des passe-fils en caoutchouc. Même chose pour le fil ENTREE +12 V AUTORADIO DISTANT (figure 6) : ce fil est à relier à la prise distante présente sur presque tous les autoradios, si elle n’y est pas, reliez-le fil au +12 V de sortie du porte-fusible F1. Sinon le convertisseur élévateur continu-continu ne fonctionnera pas. Au lieu de mettre en série avec le 12 V d’alimentation un robuste interrupteur, pour éteindre et allumer le “booster”, il suffit d’un simple interrupteur connectant l’ENTREE +12 V AUTORADIO DISTANTE à l’un des fusibles/relais coupant automatiquement la tension 12 V quand la clé de contact est retirée du Neiman.
A la fin vous pouvez fixer avec des vis la plaque de fond horizontal. Vous placerez de même le couvercle après les essais et réglages.

Les essais et réglages
Si vous n’avez commis aucune erreur (interversion ou inversion de composants ou mauvaise soudure en court-circuit ou en mauvais contact) ce “booster” fonctionnera tout de suite, dès la mise sous tension et le branchement à une source (pas de panique : il y a une temporisation d’environ 5 secondes !).
Mais avant, n’oubliez pas de relier aux sorties des haut-parleurs ou enceintes acoustiques de 8 (ou mieux) de 4 ohms : c’est avec 4 ohms que vous obtiendrez la puissance maximale.
Ensuite, après avoir tourné les curseurs des trimmers R17 et R24 à mi-course (ils sont bleus, figure 15), prélevez un signal BF à la prise jack écouteurs d’un poste de radio portatif ou d’un lecteur CD, K7, MP3, etc.
et reliez-le, avec deux câbles blindés aux deux RCA d’entrée du “booster”.
N’oubliez pas de relier le fil ENTREE +12 V AUTORADIO DISTANT (à droite, figure 6) au 12 V du porte-fusible F1.
Contrôlez que le convertisseur fournisse bien, quand il est effectivement en fonction, les + ou – 20 V requis.
Pour ce faire, mettez la pointe de touche rouge + d’un multimètre sur le trou du circuit imprimé où est implantée la self L1 et l’autre (noire –) sur la tresse de blindage d’une des RCA d’entrée : l’aiguille (ou les afficheurs) doit indiquer 20 V positifs. Puis mettez la pointe de touche noire – sur le point d’implantation de L2 et la rouge + sur la tresse de blindage d’une des RCA d’entrée : vous devez lire 20 V négatifs. La tolérance des composants est telle que vous pouvez lire + et –19 V ou 21 V, au lieu de 20 V : dans ces cas, le montage fonctionnera tout aussi bien.
Quand la source BF (radio, lecteur…) est appliquée aux entrées RCA, actionnez les curseurs des trimmers de manière à obtenir la même puissance sur les deux canaux. Le réglage des trimmers doit être effectué une fois que vous avez relié la sortie de l’autoradio au “booster” car c’est seulement alors que vous pourrez savoir la position exacte des curseurs pour que les sorties ne soient pas saturées.
Ne cherchez pas à alimenter le “booster” avec une alimentation stabilisée 12 V car vous aurez du mal à la faire fonctionner : en effet, au moment de la mise sous tension, l’appareil a besoin d’une pointe de courant que justement ce type d’alimentation secteur 230 V est incapable de fournir.

Le montage dans la voiture
Les “boosters” sont en principe installés dans le coffre du véhicule, bien fixés à l’une des parois afin qu’ils ne puissent pas bouger ni vibrer excessivement quand la voiture se déplace.
Pour alimenter votre “booster”, utilisez des fils de cuivre isolé d’un diamètre de 2,5 à 3 mm pour qu’il n’y ait ni perte ni échauffement. Utilisez du fil acheté chez un électricien auto (ou un centre auto de grande surface) : il est à gaine auto-extinguible.
Le négatif d’alimentation est à prendre sur le boulon où est fixé le câble de masse de la batterie ou sur un boulon voisin, de préférence avec une grosse cosse à oeil (sinon vous pourriez entendre dans les haut-parleurs des ronflements désagréables).
Si vous avez une caravane pour les vacances, grâce à votre “booster” vous pourrez écouter dans votre hamac ou sur votre natte vos morceaux préférés au niveau sonore que vous aurez choisi.
Mais ne déchargez tout de même pas votre batterie au point de ne plus pouvoir ensuite démarrer !

2 commentaires:

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  2. Bonjour,
    j'essaie de faire ce montage en ne me servant pour le moment que de la partie alim. j'ai un pb car le CI SG3524 ne veut pas osciller. je l'ai remplacé au cas où et c'est idem. j'ai biien mes tensions sur les pins correspondantes. mais à la mise sous tension je consomme plus de 3A au primaire sans tension de sortie... avez vous une idée ????
    Merci par avance.
    Patrick

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