AUDIO, VIDÉO & MUSIQUE

concept spécifique auto

ampli mono-puce
plus de 50 watts à partir d’une
batterie 12 V

Le domaine spécifique de cet

amplificateur de puissance, qui se
résume en fait à guère plus qu’un
unique circuit intégré, est celui de
l’automobile et autres applications alimen-
tées par batterie de voiture. En dépit de ses
dimensions presque ridicules, il détonne par la
puissance qu’il est en mesure de fournir.

Les amplificateurs audio se suivent... et choses se compliquent sensiblement. L’approche paraissant la plus logique
ne se ressemblent pas. La grande majo- Un calcul élémentaire permet de consiste à opter, pour l’amplificateur,
rité des amplis de puissance ayant constater qu’il ne faut pas espérer, à pour une tension d’alimentation plus
l’honneur des colonnes d’Elektor, sont partir d’une tension d’alimentation de élevée, ce qui est réalisable par l’utili-
destinés à rendre des services « intra- 12 V (14,4 V au maximum lorsque la sation d’un convertisseur rehausseur
muros », dans un salon ou un studio. batterie est chargée à plein), plus de de tension qui relèvera la tension de
Ils requièrent des tensions d’alimenta- 6 W si l’on utilise un amplificateur fai- batterie à une valeur sensiblement
tion comprises entre 60 et 150 V (répar- sant appel à une approche convention- plus élevée. Cette solution présente
ties le cas échéant sur une paire de ten- nelle. Le choix d’une approche en pont 2 inconvénients : un prix relativement
sions symétriques), de sorte qu’il n’est permet d’espérer de l’ordre de 20 watts, élevé et le fait de constituer une source
pas question de les embarquer à bord mais c’est bien là le maximum de puis- potentielle (et connue) de parasites. Vu
d’un véhicule. sance que l’on puisse atteindre à une la quantité d’électronique sensible
Les amplificateurs alimentables par le tension d’alimentation aussi faible. croissante que l’on trouve dans nos
biais d’une batterie de 12 V font partie De nos jours, la jeune garde tient à dis- voitures modernes, cette caractéris-
d’une catégorie toute différente. Ils doi- poser d’une certaine puissance, pour tique est de moins en moins souhai-
vent être spécifiquement prévus pour ne pas dire d’une puissance certaine, table et souhaitée.
pouvoir travailler avec une alimentation non pas 6 ni même 20 watts, mais bien Il existe heureusement aujourd’hui une
aussi faible. Si l’on veut en outre dispo- plus, beaucoup plus. Comment ce sou- alternative pour tous les amateurs de
ser d’une « certaine » puissance, les hait se laisse-t-il se réaliser ? watts. Philips Semiconductors a pré-

Elektor 2/2000
14
1

Figure 1. Structure interne du TDA1562Q. Les différentes

protections dont il est doté rendent ce composant quasi-
ment indestructible.

senté, voici quelques années déjà, un TDA1562Q. Une paire de sous- connaît 2 niveaux. En cas de dépasse-
amplificateur audio intégré mono-puce ensembles méritant que l’on s’y inté- ment de la première limite, le circuit
spécialement prévu à cette intention, le resse sont ceux baptisés « lift-supply ». passe tout simplement d’un fonction-
TDA1560Q, un composant capable, à Ils sont requis par l’approche en nement en classe H à un mode en
partir d’une tension de batterie de 12 V, classe H. Le circuit intégré procède à classe B : il n’est plus question d’une
de fournir une puissance audio de une mesure du signal d’entrée et anti- augmentation quelconque de la ten-
30 W dans une charge de 8 Ω et cela, cipe au niveau de la modulation que sion d’alimentation. En cas de dépas-
cela va de soi, sans nécessiter de devront, en fonction de cet élément, sement, ensuite, de la seconde limite,
convertisseur (que l’on connaît égale- subir les transistors de puissance (c’est- le niveau de la modulation des transis-
ment sous la dénomination d’ondu- à-dire de sortie). Si ces derniers risquent tors de sortie est purement et simple-
leur). Il est fait appel, pour cela à ce que d’arriver en saturation la tension d’ali- ment limité.
l’on appelle un fonctionnement en mentation est augmentée brièvement Il existe en outre une protection contre
« classe H », mode auquel nous reve- par une commutation des condensa- une tension d’alimentation trop élevée
nons dans un encadré séparé. teurs connectés aux broches 3/5 et 13/15. ainsi qu’une autre contre une impé-
Nous avons eu l’occasion, dans le Le TDA1562Q comporte, outre l’am- dance de charge trop faible. Lorsque
numéro 201 (mars 1995), de vous pré- plificateur d’entrée et l’étage de sortie l’impédance tombe en-dessous d’une
senter ce composant dans le détail dans en classe H, les dispositifs de sécurité valeur limite prédéterminée, le circuit
un article intitulé « étage de puissance requis pour un fonctionnement sans commence par passer de la classe H à
audio ». Ce circuit intégré s’est vu accor- risque. Un circuit de protection en cou- la classe B; une impédance inférieure à
der, tout récemment, une cure de jou- rant interne protège le composant 0,5 Ω est considérée comme un court-
vence, de sorte qu’il est réapparu, amé- contre tout dépassement de l’intensité circuit, situation qui se traduit par une
lioré sous certains points et avec une maximale du courant de sortie et les mise hors-circuit pure et simple du cir-
puissance de sortie sensiblement plus courts-circuits. La thermoprotection cuit intégré.
élevée. La fiche fabricant annonce 70 W
dans 4 Ω à une distorsion de 10%,
valeur ne nous paraissant pas réaliste.
À une distorsion de 1% nous avons Caractéristiques techniques :
mesuré, sur notre prototype, une puis- Spécifications :
sance de 54 watts dans 4 Ω, valeur pour – Puissance de sortie élevée (système en classe H)
le moins impressionnante. – Dissipation faible en présence de signaux musique
C’est en particulier cette augmentation – Protégé contre les courts-circuits
de la puissance qui nous a poussé à – Thermo-protection
développer, autour de ce successeur du – Commutateur de mise en veille
TDA1560Q qu’est le TDA1562Q, un – Absence de plocs de mise en et hors-fonction
nouvel amplificateur (à monter dans – Indication optique en cas de problème
une voiture ou sur tout autre mobile
doté d’une batterie 12 V). Le nombre Résultats de mesure :
de composants externes nécessaires (à Ub = 14,4 V)
ayant, lui, diminué, la platine de ce Tension d’alimentation 8 à 18 V
nouvel ampli est encore plus compacte Sensibilité : 0,76 Veff
que son homologue de 1995. Impédance d’entrée : 70 kΩ
Puissance de sortie : 54 Weff dans 4 Ω (f = 1 kHz, THD+N = 1%)
LE TDA1562Q Distorsion harmonique totale (THD+N) :
à 1 W/4 Ω : 0,046% (1 kHz)
EN 3 MOTS
0,29% (20 kHz)
La structure interne du TDA1562Q est
à 35 W/4 Ω : 0,12% (1 kHz)
très proche de celle de son prédéces-
0,7% (20 kHz)
seur. Nous allons l’examiner dans les Rapport signal/bruit (à 1 W/4 Ω) : 88 dBA
grandes lignes sachant qu’il est fort peu Bande passante de puissance : 7,5 Hz à 185 kHz (25 W/4 Ω)
probable que tout le monde ait encore Courant de repos : 135 mA environ (marche)
en tête l’article de mars 95. La figure 1 0,2 mA environ (en veille)
nous montre le synoptique de

Elektor 2/2000 15
 12V passer le circuit intégré en mode d’at-
tente avec « silencieux » (mute). Lors de
2 R4 R2
l’application de la tension d’alimenta-

100k

4k7
R3 C7 C8
tion le TDA1562Q est automatique-
1k C5 ment d’abord mis en mode silencieux
D1 4700µ
C4
100n 4700µ
25V
avant d’être activé. Le réseau R4/C4
S1
25V introduit une temporisation de
10µ
63V 8 16 3 5 9 10 quelques dixièmes de seconde entre les
2 états, ce qui permet, à la mise sous

VP1
VP2
standby DIAG C1– C1+

STAT
4
C1
MODE tension, d’éliminer les parasites source
LS+
1
+IN OUT+
7 de bruits gênants. L’interrupteur S1
R1
470n
IC1 permet une mise en mode d’attente
1M

(standby) lorsque l’on veut, pour une

C2 TDA1562
2 11
LS– durée quelconque, interrompre le
–IN OUT–
470n
signal en sortie. L’amplificateur est

PGND1
PGND2
14
SGND
VREF quasi-instantanément prêt à l’emploi,
C2– C2+
la consommation de courant étant,
17 15 13 6 12
C6
avec ses 0,2 mA, négligeable. La résis-
C3
tance R3 évite, la circulation d’un cou-
10µ
63V
4700µ rant de court-circuit lorsque, à la fer-
25V
meture de S1, le condensateur C4 se
décharge.
000004 - 11
SIGNALISATION
Figure 2. L’électronique de notre module VISUELLE DE PROBLÈMES
amplificateur brille par sa simplicité. La La sortie de diagnostic (broche 8) du
LED sert à la signalisation d’un problème. TDA1562 a, elle aussi, évolué sensible-
ment depuis la version précédente.
Comme le prouve le schéma, elle peut
UNE POIGNÉE DE teurs électrochimiques de « classe H », maintenant être utilisée pour le pilo-
COMPOSANTS C5 et C6, les condensateurs d’entrée C1 tage direct d’une LED, D1, qui sert
Comme nous le disions plus haut, un et C2, la LED de signalisation D1 et le d’indicateur optique de situation anor-
simple coup d’oeil au schéma (com- réseau RC de l’interrupteur S1, R4/C4, male. Cette LED doit être éteinte en
plet) de la figure 2 permet de constater pris à l’entrée de sélection de mode fonctionnement normal. Son allumage
qu’il ne faut que très peu de compo- (broche 4). peut avoir 4 raisons :
sants externes au TDA1562Q pour Si nous avons déjà parlé des premiers 1) Le signal de sortie arrive en butée
prendre vie, moins de la moitié de ceux composants, nous reviendrons à D1 un (surmodulation). Le sous-ensemble
que requérait la version précédente. Il peu plus loin. En ce qui concerne C1 et interne responsable est appelé Dyna-
n’est plus question de réseaux de com- C2, nous pouvons nous contenter de mic Distorsion Detector, D3 pour les
pensation pour assurer la stabilité, l’ab- signaler qu’il est possible, en raison de intimes (cf. la figure 1). La pratique
sence de bruits à la mise sous tension l’impédance d’entrée élevée du circuit nous a appris que cette situation se
permettant elle de se passer de tempo- intégré, de se contenter de condensa- présentait à une distorsion de 1,6%
risation de mise en fonction. teurs de faible valeur. (mesurée à 1 kHz). Cette LED remplit,
Les seuls composants requis, hormis Il nous reste à parler des composants partant, une fonction d’indicateur
ceux assurant le découplage de la ten- pris à l’entrée de sélection de mode
sion d’alimentation sont les condensa- (« mode select »). Cette entrée sert à faire

Liste des composants

Figure 3. Pour peu que l’on sache souder,
la réalisation de cette platine prend moins Résistances :
d’une heure. R1 = 1 MΩ
R2 = 4kΩ7
R3 = 1 kΩ
S1

3 R4 = 100 kΩ
T

standby
H4

H1
R3

Condensateurs :
LS+

C5

R1
C4

C1,C2 = 470 nF
D1

C2

C3,C4 = 10 µF/63 V radial

C5,C6,C8 = 4 700 µF/25 V radial
R2
R4

(diamètre max. 18 mm, pas de

C1

7,5 mm)
+

C7 = 100 nF pas de 5 mm
C7

Semi-conducteurs :
D1 = LED à haut rendement
IC1 = TDA1562Q (Philips)
0 C8

Divers :
IC1

interrupteur unipolaire
000004-1
C6

4 languettes auto pour fixation par vis

C3

M3
LS-

1-400000 000004-1 radiateur pour IC1 (Rth<2,5 K/W)

H2

H3

ROTKELE )C( (C) ELEKTOR

16 Elektor 2/2000
d’écrêtage (clipping). Figure 4. Il n’existe que peu
2) Présence d’un court-circuit entre les d’amplificateurs de 50 W
sorties ou entre l’une des entrées et la d’aussi petite taille.
tension d’alimentation.
Dans le premier cas on aura décon-
nexion des sorties, le circuit de protec-
tion s’assurant, à intervalles réguliers,
de la disparition ou non du court-cir-
cuit. La sortie DIAG est ainsi, toutes les modules amplificateurs. Si la
20 ms, inactivée pendant 50 µs. En cas concurrence n’est pas
de court-circuit avec la tension d’ali- convaincue, il vous
mentation la ligne DIAG reste activée restera la possibilité de
en permanence. piloter séparément les
3) Le capteur interne mesure une tem- woofers et les tweeters
pérature de 145 °C ce qui fait entrer la des 4 haut-parleurs. Le
protection en fonction. nombre de modules
4) L’amplificateur se trouve en cours de nécessaires passe alors
montée en alimentation. Dès qu’il à 8, la puissance totale
passe en mode actif (« on ») la LED atteignant dans ce cas-là
s’éteint. Si, au cours de ce processus, il pas moins de
y a un problème au niveau de la 400 watts... Attention à
charge de sortie, la LED reste allumée. l’intégrité des vitres...
(000004)
UNE P L AT I N E C O M PA C T E
Nous avons dessiné, à l’intention de Technique : Ton Giesberts
cette réalisation, une platine (simple Texte : Sjef van Rooij
face) dont on retrouve le dessin des
pistes et la sérigraphie de l’implanta-
tion des composants en figure 3. Pour
un amplificateur complet, ce circuit
imprimé est étonnamment compact, à
peine plus de la moitié de la surface de Classe H
la précédente version. Le nombre de Si les classes A et AB sont des paramétrages d’amplificateurs de puissance connus, la
composants est très faible, une partie variante dite classe G l’est moins. Elle a été développée pour permettre l’obtention une
importante de la surface étant occupée puissance élevée et ce à une dissipation relativement faible des transistors de sortie.
par les 4 connecteurs à languette de Philips est allé plus loin et a imaginé le principe de la classe H. Son but n’est pas de
type auto auxquels viennent se bran- réduire la dissipation (avantage secondaire fort apprécié du reste) mais d’obtenir des
cher les haut-parleurs et l’alimentation. puissances importantes à partir de tensions faibles (fournies par les batteries). On uti-
La compacité de cette platine se paie lise à cet effet une paire de condensateurs additionnels chargés par la tension de batterie,
aussi par un inconvénient. La mise en condensateurs qui sont pris en série avec l’alimentation de 12 V lors de pics de surmo-
place des condensateurs exige un rien dulation brefs. La tension d’alimentation se voit ainsi, momentanément, multipliée par 2.
de doigté si l’on ne veut pas avoir de Sur notre schéma, les transistors T1 à T4 constituent l’amplificateur « standard », T5 à T8
problème de placement du circuit inté-
gré. Il faudra, partant, commencer par
placer le circuit intégré sur son radia-
teur (avec un rien de pâte thermocon-
ductrice) et, après avoir placé cet D1 D2
T5 T6
ensemble dans un boîtier adéquat, s’as-
surer que le côté « pistes » de la platine C1
LIFT/ LIFT/
C2
V3 RECHARGE RECHARGE V4
soit encore facilement accessible. Une CONTROL CONTROL

fois que le radiateur et la platine auront T1 T7 T8 T3 E1

été fixés fermement dans le boîtier on
pourra procéder au soudage des
broches du circuit intégré. La figure 4 V1 R1 V2

vous montre à quoi devrait ressembler T2 T4

votre montage une fois terminé. Atten-

tion, lors de la mise en boîtier de la pla-
tine, à éviter tout court-circuit entre
950024 - 12
l’une des bornes des haut-parleurs et
un contact de masse. Le circuit est bien
protégé il est vrai, mais il est préférable associés aux condensateurs C1 et C2, constituant l’extension en classe H. Aux puis-
de ne pas tenter le diable. On aura, sances faibles, T7 et T8 sont passants, les condensateurs C1 et C2 se chargeant ainsi,
dans la majorité des cas, à placer une par le biais des diodes D1 et D2, pratiquement au niveau de la tension d’alimentation.
paire de modules d’amplification dans Lorsque, lors de crêtes de surmodulation, la tension V1 ou V2 augmente au point d’ame-
le boîtier, le premier pour le canal ner T1 ou T3 tout près de la saturation, le circuit interne « lift/recharge control » du
gauche, le second pour le canal droit TDA1562Q détecte cette situation. Il procède au blocage de T7 et T8, et à l’ouverture
(ou inversement bien entendu). S’il des transistors T5 et T6 : C1 et C2 se trouvent pris en série avec l’alimentation, les
vous semble qu’une puissance de 2 x diodes D1 et D2 évitant que la charge des condensateurs ne disparaisse en direction de
54 watts n’est pas suffisante, vous pou- la batterie.
vez envisager de piloter les paires de Une fois la crête de surmodulation passée, les condensateurs électrochimiques sont
haut-parleurs avant et arrière de votre remis à la masse par le biais de T7/T8, ce qui en permet la recharge.
véhicule chacune par une paire de

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