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Lapproche paraissant la plus logiqueconsiste opter, pour lamplificateur,pour une tension dalimentation plusleve, ce qui est ralisable par lutili-sation dun convertisseur rehausseurde tension qui relvera la tension debatterie une valeur sensiblementplus leve. Cette solution prsente2 inconvnients : un prix relativementlev et le fait de constituer une sourcepotentielle (et connue) de parasites. Vula quantit dlectronique sensiblecroissante que lon trouve dans nosvoitures modernes, cette caractris-tique est de moins en moins souhai-table et souhaite.Il existe heureusement aujourdhui unealternative pour tous les amateurs dewatts. Philips Semiconductors a pr-

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Le domaine spcifique de cetamplificateur de puissance, qui sersume en fait gure plus quun

unique circuit intgr, est celui delautomobile et autres applications alimen-

tes par batterie de voiture. En dpit de sesdimensions presque ridicules, il dtonne par la

puissance quil est en mesure de fournir.

choses se compliquent sensiblement.Un calcul lmentaire permet deconstater quil ne faut pas esprer, partir dune tension dalimentation de12 V (14,4 V au maximum lorsque labatterie est charge plein), plus de6 W si lon utilise un amplificateur fai-sant appel une approche convention-nelle. Le choix dune approche en pontpermet desprer de lordre de 20 watts,mais cest bien l le maximum de puis-sance que lon puisse atteindre unetension dalimentation aussi faible.De nos jours, la jeune garde tient dis-poser dune certaine puissance, pourne pas dire dune puissance certaine,non pas 6 ni mme 20 watts, mais bienplus, beaucoup plus. Comment ce sou-hait se laisse-t-il se raliser ?

Les amplificateurs audio se suivent... etne se ressemblent pas. La grande majo-rit des amplis de puissance ayantlhonneur des colonnes dElektor, sontdestins rendre des services intra-muros , dans un salon ou un studio.Ils requirent des tensions dalimenta-tion comprises entre 60 et 150 V (rpar-ties le cas chant sur une paire de ten-sions symtriques), de sorte quil nestpas question de les embarquer borddun vhicule.Les amplificateurs alimentables par lebiais dune batterie de 12 V font partiedune catgorie toute diffrente. Ils doi-vent tre spcifiquement prvus pourpouvoir travailler avec une alimentationaussi faible. Si lon veut en outre dispo-ser dune certaine puissance, les

plus de 50 watts partir dunebatterie 12 V

AUDIO, VIDO & MUSIQUE

concept spcifique auto

ampli mono-puce

sent, voici quelques annes dj, unamplificateur audio intgr mono-pucespcialement prvu cette intention, leTDA1560Q, un composant capable, partir dune tension de batterie de 12 V,de fournir une puissance audio de30 W dans une charge de 8 et cela,cela va de soi, sans ncessiter deconvertisseur (que lon connat gale-ment sous la dnomination dondu-leur). Il est fait appel, pour cela ce quelon appelle un fonctionnement en classe H , mode auquel nous reve-nons dans un encadr spar.Nous avons eu loccasion, dans lenumro 201 (mars 1995), de vous pr-senter ce composant dans le dtail dansun article intitul tage de puissanceaudio . Ce circuit intgr sest vu accor-der, tout rcemment, une cure de jou-vence, de sorte quil est rapparu, am-lior sous certains points et avec unepuissance de sortie sensiblement plusleve. La fiche fabricant annonce 70 Wdans 4 une distorsion de 10%,valeur ne nous paraissant pas raliste. une distorsion de 1% nous avonsmesur, sur notre prototype, une puis-sance de 54 watts dans 4 , valeur pourle moins impressionnante.Cest en particulier cette augmentationde la puissance qui nous a pouss dvelopper, autour de ce successeur duTDA1560Q quest le TDA1562Q, unnouvel amplificateur ( monter dansune voiture ou sur tout autre mobiledot dune batterie 12 V). Le nombrede composants externes ncessairesayant, lui, diminu, la platine de cenouvel ampli est encore plus compacteque son homologue de 1995.

L E T D A 1 5 6 2 Q E N 3 M O T SLa structure interne du TDA1562Q esttrs proche de celle de son prdces-seur. Nous allons lexaminer dans lesgrandes lignes sachant quil est fort peuprobable que tout le monde ait encoreen tte larticle de mars 95. La figure 1nous montre le synoptique de

TDA1562Q. Une paire de sous-ensembles mritant que lon sy int-resse sont ceux baptiss lift-supply .Ils sont requis par lapproche enclasse H. Le circuit intgr procde une mesure du signal dentre et anti-cipe au niveau de la modulation quedevront, en fonction de cet lment,subir les transistors de puissance (cest--dire de sortie). Si ces derniers risquentdarriver en saturation la tension dali-mentation est augmente brivementpar une commutation des condensa-teurs connects aux broches 3/5 et 13/15.Le TDA1562Q comporte, outre lam-plificateur dentre et ltage de sortieen classe H, les dispositifs de scuritrequis pour un fonctionnement sansrisque. Un circuit de protection en cou-rant interne protge le composantcontre tout dpassement de lintensitmaximale du courant de sortie et lescourts-circuits. La thermoprotection

connat 2 niveaux. En cas de dpasse-ment de la premire limite, le circuitpasse tout simplement dun fonction-nement en classe H un mode enclasse B : il nest plus question duneaugmentation quelconque de la ten-sion dalimentation. En cas de dpas-sement, ensuite, de la seconde limite,le niveau de la modulation des transis-tors de sortie est purement et simple-ment limit.Il existe en outre une protection contreune tension dalimentation trop leveainsi quune autre contre une imp-dance de charge trop faible. Lorsquelimpdance tombe en-dessous dunevaleur limite prdtermine, le circuitcommence par passer de la classe H la classe B; une impdance infrieure 0,5 est considre comme un court-circuit, situation qui se traduit par unemise hors-circuit pure et simple du cir-cuit intgr.

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Figure 1. Structure interne du TDA1562Q. Les diffrentesprotections dont il est dot rendent ce composant quasi-ment indestructible.

Caractristiques techniques :Spcifications : Puissance de sortie leve (systme en classe H) Dissipation faible en prsence de signaux musique Protg contre les courts-circuits Thermo-protection Commutateur de mise en veille Absence de plocs de mise en et hors-fonction Indication optique en cas de problme

Rsultats de mesure :( Ub = 14,4 V)Tension dalimentation 8 18 VSensibilit : 0,76 VeffImpdance dentre : 70 kPuissance de sortie : 54 Weff dans 4 (f = 1 kHz, THD+N = 1%)Distorsion harmonique totale (THD+N) :

1 W/4 : 0,046% (1 kHz)0,29% (20 kHz)

35 W/4 : 0,12% (1 kHz)0,7% (20 kHz)

Rapport signal/bruit ( 1 W/4 ) : 88 dBABande passante de puissance : 7,5 Hz 185 kHz (25 W/4 )Courant de repos : 135 mA environ (marche)

0,2 mA environ (en veille)

U N E P O I G N E D EC O M P O S A N T SComme nous le disions plus haut, unsimple coup doeil au schma (com-plet) de la figure 2 permet de constaterquil ne faut que trs peu de compo-sants externes au TDA1562Q pourprendre vie, moins de la moiti de ceuxque requrait la version prcdente. Ilnest plus question de rseaux de com-pensation pour assurer la stabilit, lab-sence de bruits la mise sous tensionpermettant elle de se passer de tempo-risation de mise en fonction.Les seuls composants requis, hormisceux assurant le dcouplage de la ten-sion dalimentation sont les condensa-

teurs lectrochimiques de classe H ,C5 et C6, les condensateurs dentre C1et C2, la LED de signalisation D1 et lerseau RC de linterrupteur S1, R4/C4,pris lentre de slection de mode(broche 4).Si nous avons dj parl des premierscomposants, nous reviendrons D1 unpeu plus loin. En ce qui concerne C1 etC2, nous pouvons nous contenter designaler quil est possible, en raison delimpdance dentre leve du circuitintgr, de se contenter de condensa-teurs de faible valeur.Il nous reste parler des composantspris lentre de slection de mode( mode select ). Cette entre sert faire

passer le circuit intgr en mode dat-tente avec silencieux (mute). Lors delapplication de la tension dalimenta-tion le TDA1562Q est automatique-ment dabord mis en mode silencieuxavant dtre activ. Le rseau R4/C4introduit une temporisation dequelques diximes de seconde entre les2 tats, ce qui permet, la mise soustension, dliminer les parasites sourcede bruits gnants. Linterrupteur S1permet une mise en mode dattente(standby) lorsque lon veut, pour unedure quelconque, interrompre lesignal en sortie. Lamplificateur estquasi-instantanment prt lemploi,la consommation de courant tant,avec ses 0,2 mA, ngligeable. La rsis-tance R3 vite, la circulation dun cou-rant de court-circuit lorsque, la fer-meture de S1, le condensateur C4 sedcharge.

S I G N A L I S A T I O NV I S U E L L E D E P R O B L M E SLa sortie de diagnostic (broche 8) duTDA1562 a, elle aussi, volu sensible-ment depuis la version prcdente.Comme le prouve le schma, elle peutmaintenant tre utilise pour le pilo-tage direct dune LED, D1, qui sertdindicateur optique de situation anor-male. Cette LED doit tre teinte enfonctionnement normal. Son allumagepeut avoir 4 raisons :1) Le signal de sortie arrive en bute(surmodulation). Le sous-ensembleinterne responsable est appel Dyna-mic Distorsion Detector, D3 pour lesintimes (cf. la figure 1). La pratiquenous a appris que cette situation seprsentait une distorsion de 1,6%(mesure 1 kHz). Cette LED remplit,partant, une fonction dindicateur

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TDA1562

PGND

2PG

ND1

MODE

IC1

SGNDVREF

OUT+

OUT

STAT

DIAG

+IN

IN

C2+C2

C1+C1

VP

1V

P2

1217

16

11

1315

14

1053

4

8 9

6

1

2

7

C54700

25V

C6

470025V

C1

470n

C2

470n

C7

100n

C3

1063V

C8

470025VC4

1063V

R1

1M

R4

100k

R2

4k7

D1

S1

standby

LS+

LS

000004 - 11

12V

R31k

2

Figure 2. Llectronique de notre moduleamplificateur brille par sa simplicit. LaLED sert la signalisation dun problme.

000004-1(C) ELEKTOR

C1

C2C3

C4

C5

C6

C7

C8

D1

H1

H2H3

H4

IC1

R1

R2R3

R4

LS+

LS-

0+

S1

Tstandby

000004-1 000004-1(C) ELEKTOR

3

Figure 3. Pour peu que lon sache souder,la ralisation de cette platine prend moinsdune heure.

Liste des composants

Rsistances :R1 = 1 MR2 = 4k7R3 = 1 kR4 = 100 k

Condensateurs :C1,C2 = 470 nFC3,C4 = 10 F/63 V radialC5,C6,C8 = 4 700 F/25 V radial

(diamtre max. 18 mm, pas de7,5 mm)

C7 = 100 nF pas de 5 mm

Semi-conducteurs :D1 = LED haut rendementIC1 = TDA1562Q (Philips)

Divers :interrupteur unipolaire4 languettes auto pour fixation par vis

M3radiateur pour IC1 (Rth

dcrtage (clipping).2) Prsence dun court-circuit entre lessorties ou entre lune des entres et latension dalimentation.Dans le premier cas on aura dcon-nexion des sorties, le circuit de protec-tion sassurant, intervalles rguliers,de la disparition ou non du court-cir-cuit. La sortie DIAG est ainsi, toutes les20 ms, inactive pendant 50 s. En casde court-circuit avec la tension dali-mentation la ligne DIAG reste activeen permanence.3) Le capteur interne mesure une tem-prature de 145 C ce qui fait entrer laprotection en fonction.4) Lamplificateur se trouve en cours demonte en alimentation. Ds quilpasse en mode actif ( on ) la LEDsteint. Si, au cours de ce processus, ily a un problme au niveau de lacharge de sortie, la LED reste allume.

U N E P L A T I N E C O M PA C T ENous avons dessin, lintention decette ralisation, une platine (simpleface) dont on retrouve le dessin despistes et la srigraphie de limplanta-tion des composants en figure 3. Pourun amplificateur complet, ce circuitimprim est tonnamment compact, peine plus de la moiti de la surface dela prcdente version. Le nombre decomposants est trs faible, une partieimportante de la surface tant occupepar les 4 connecteurs languette detype auto auxquels viennent se bran-cher les haut-parleurs et lalimentation.La compacit de cette platine se paieaussi par un inconvnient. La mise enplace des condensateurs exige un riende doigt si lon ne veut pas avoir deproblme de placement du circuit int-gr. Il faudra, partant, commencer parplacer le circuit intgr sur son radia-teur (avec un rien de pte thermocon-ductrice) et, aprs avoir plac cetensemble dans un botier adquat, sas-surer que le ct pistes de la platinesoit encore facilement accessible. Unefois que le radiateur et la platine aurontt fixs fermement dans le botier onpourra procder au soudage desbroches du circuit intgr. La figure 4vous montre quoi devrait ressemblervotre montage une fois termin. Atten-tion, lors de la mise en botier de la pla-tine, viter tout court-circuit entrelune des bornes des haut-parleurs etun contact de masse. Le circuit est bienprotg il est vrai, mais il est prfrablede ne pas tenter le diable. On aura,dans la majorit des cas, placer unepaire de modules damplification dansle botier, le premier pour le canalgauche, le second pour le canal droit(ou inversement bien entendu). Silvous semble quune puissance de 2 x54 watts nest pas suffisante, vous pou-vez envisager de piloter les paires dehaut-parleurs avant et arrire de votrevhicule chacune par une paire de

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Figure 4. Il nexiste que peudamplificateurs de 50 Wdaussi petite taille.

Classe HSi les classes A et AB sont des paramtrages damplificateurs de puissance connus, lavariante dite classe G lest moins. Elle a t dveloppe pour permettre lobtention unepuissance leve et ce une dissipation relativement faible des transistors de sortie.Philips est all plus loin et a imagin le principe de la classe H. Son but nest pas derduire la dissipation (avantage secondaire fort apprci du reste) mais dobtenir despuissances importantes partir de tensions faibles (fournies par les batteries). On uti-lise cet effet une paire de condensateurs additionnels chargs par la tension de batterie,condensateurs qui sont pris en srie avec lalimentation de 12 V lors de pics de surmo-dulation brefs. La tension dalimentation se voit ainsi, momentanment, multiplie par 2.Sur notre schma, les transistors T1 T4 constituent lamplificateur standard , T5 T8

associs aux condensateurs C1 et C2, constituant lextension en classe H. Aux puis-sances faibles, T7 et T8 sont passants, les condensateurs C1 et C2 se chargeant ainsi,par le biais des diodes D1 et D2, pratiquement au niveau de la tension dalimentation.Lorsque, lors de crtes de surmodulation, la tension V1 ou V2 augmente au point dame-ner T1 ou T3 tout prs de la saturation, le circuit interne lift/recharge control duTDA1562Q dtecte cette situation. Il procde au blocage de T7 et T8, et louverturedes transistors T5 et T6 : C1 et C2 se trouvent pris en srie avec lalimentation, lesdiodes D1 et D2 vitant que la charge des condensateurs ne disparaisse en direction dela batterie.Une fois la crte de surmodulation passe, les condensateurs lectrochimiques sontremis la masse par le biais de T7/T8, ce qui en permet la recharge.

C1 C2

R1

D2D1

T1

T2

T6

T8

T5

T7 T3

T4

LIFT/RECHARGECONTROL

LIFT/RECHARGECONTROL

E1

950024 - 12

V3

V1 V2

V4

modules amplificateurs. Si laconcurrence nest pasconvaincue, il vousrestera la possibilit depiloter sparment leswoofers et les tweetersdes 4 haut-parleurs. Lenombre de modulesncessaires passe alors 8, la puissance totaleatteignant dans ce cas-lpas moins de400 watts... Attention lintgrit des vitres...

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Technique : Ton GiesbertsTexte : Sjef van Rooij