EL84 SE avec TS et TA ferrite

[MICROTECH]

Bonjour à tous et meilleurs vœux pour la nouvelle année 2014.
Les transformateurs d'alimentations et de sortie des amplificateurs à tube sont très coûteux. Et je me demande si il ne serait pas possible d'imaginer une nouvelle place à l'usage du tube dans une nouvelle façon de voir l'amplificateur audio, et les transformations d'énergie qu'ils provoquent de son alimentation sur le réseau jusque dans le haut parleur.
Un petit dossier joint qui présente une possibilité de réaliser un ampli à tube avec EL84, et qui utiliserait un transformateur ferrite qui serait à la fois l'alimentation en énergie d'une charge électronique, un tube EL84, et aussi l'adaptateur d'impédance pour le haut parleur.
Un hybride direz vous, avec des signaux PWM de plus, mais un hybride dont le son provient d'un tube de puissance modulé par un signal BF et alimenté par du courant continu. Le signal PWM sert à piloter une alimentation à découpage haute fréquence avec des commutateurs. Sa structure n'est pas arrêtée. Mais le plus simple serait un demi pont asymétrique car c'est une structure sûre. Un transformateur HF qui alimente une charge : notre tube EL84 et un shunt de mesure du courant : le haut parleur.

[jpthevenon]

Bonjour "MICROTECH", tous, toutes, avec tous mes voeux pour l'année qui vient...

...Et je me demande si il ne serait pas possible d'imaginer une nouvelle place à l'usage du tube dans une nouvelle façon de voir l'amplificateur audio, et les transformations d'énergie qu'ils provoquent de son alimentation sur le réseau jusque dans le haut parleur. ......

Voilà une proposition on ne peut plus intéressante et novatrice. Je me demande moi-même, depuis un certain temps déjà et par curiosité, pourquoi ne pas utiliser directement les tubes en classe D (la classe DD(es)T(ubes) en somme...)?
Ma première idée est tout simplement d'attaquer, pour le moment et par pur plaisir "DIYeuresque", le transformateur de sortie chargé par le HP, par un tube travaillant en commutation, à l'instar de n'importe quel amplificateur à découpage, pour apréhender les problèmes qui se posent et la faisabilité.
Bien sur, la deuxième étape sera d'attaquer directement la charge à travers des transformateurs ferrite via des tubes pilotés par les signaux PWM modulés par le signal audio.
Ton projet semble plus sophistiqué et déjà plus mûr, aussi je suivrai avec énormément d'intérêts ta démarche . Enfin du vrai remue ménage . Un grand merci
Ps: je crois t'avoir déjà rencontré sur d'autres forum , donc au plaisir de te suivre
Amicalement à toi, tous, toutes.......jpthevenon alias Oldjp

[MICROTECH]

Bonjour jpthevenon,

Le projet avance, et je trouve déjà des similitudes avec des expérimentations mené par exemple par Tubelab. Apparemment il rencontre des problèmes de claquage de jonction des commutateurs primaires, il travaille en commutation forcée...et c'est le courant primaire qui est piloté par une triode. Il agit donc sur la maille primaire sous tension secteur ( 330V ici la moitié làbas au USA et non isolée...pas de choix de différents tubes...) ...ce qui oblige pour récupérer le signal BF de synchroniser un deuxième pont piloté au secondaire comme redresseur puis un filtre pour alimenter son HP.
Je préfère travailler en basse tension isolé du réseau, puis élever la tension avec une structure en pont en tenant compte des spécifications du tube.
L'intérêt des transformateurs à noyaux ferrite :
+ la fréquence de commutation est élevée,
- de spires, - de cuivre, - de pertes
+ la taille de la ferrite diminue
les capacités parasites diminuent
Pour supprimer les bruits de commutation, sélectionner une structure raisonnante, la commutation est à puissance nulle, préférer une commutation au passage par zéro du courant puisque c'est notre haut parleur qui mesure le courant de la maille primaire.
un transformateur plutôt facile à réaliser si on compare avec un transformateur de sortie BF.
disponible dans le commerce comme RS, Farnel, électronique diffusion, Conrad...j'en oublie, qu'ils me pardonnent.
Pour l'alimentation basse tension on peut au choix s'orienter vers du linéaire ou du découpage...mais comme nous sommes en liaison avec le réseau, il est plus raisonnable d'opter pour un transformateur basse tension pour alimenter le pont élévateur de tension et aussi le filament de chauffage des tubes : idéalement un torique standard de 2X12V avec ajout de l'enroulement de 6V3. Le prototype utilise une pentode type EL84 SE pour débuter et respecter le titre !
Au secondaire, le redresseur est à diode, et la triode avec son signal BF module le COURANT primaire...donc la puissance max de l'amplificateur est définie par la tension d'alimentation de la maille primaire et par l'impédance du HP. On commande le volume en pilotant le signal BF injecté dans la triode : presque un amplificateur normal.

Voilà ça se dessine doucement.

[jpthevenon]

Bonjour MICROTECH, tous, toutes.....
Je suis enchanté que ton projet avance. Je dois avouer que le fonctionnement m'échappe un peu ,car je suis occupé pour le moment par des problèmes de préamplis à tubes sur un autre forum. Je vais quand même essayer de décortiquer le principe que tu utilises, afin de vérifier la fiabilité et faisabilité par simulation à défaut d'expérimentation(dans ce cas là, le simulateur est l'outil le plus adapté, car il n'y a jamais de casse, et presque tous les composants sont disponibles). Mais si tu as des liens qui pourrons peut-être me permettre de te donner un petit coup de main, n'hésite pas à en faire part ici, sans garantie quand à mon efficacité
Amicalement et DIYeurement à toi, tous, toutes.....jpthevenon alias oldjp

[MICROTECH]

Bonjour JpThevenon,

J'ai fait un petit schéma pour que vous puissiez visualiser comment je vois la chose.
Pour la réalisation : plus l'ampli sera puissant et plus le transformateur sera facile à bobiner car plus la ferrite sera grosse et plus le nombre de V/spire sera grand.
Pour notre petit SE, un transformateur qui irait bien serait celui d'un transformateur électronique AC/AC de 220VAC --> 11VAC HF de petite puissance (60w et 5 à 10€ Bricotruc). Evidemment il serait utilisé en élévateur de tension, un demi pont serait suffisant ... même si j'ai dessiné un pont complet. Les interrupteurs seront des Mos VDS 50V et ID 10A, mais attention à la capacité de gate, on sera le plus haut possible en fréquence de résonnance. Le transformateur de commande n'est pas indispensable, on peut faire utiliser des commandes en 1/2 pont de type IR2110 avec le Hight side alimenté par un "bootstrap" ( voir doc).

Références : Voir tubelab pour un projet autour d'une alim de PC et dans le commerce y'a je crois ZOTL qui font dans le très haut de gamme avec cette technique de transfo ferrite. Je connais rien d'autre, mais ça m'intrigue de voir comment ça va marcher !

[bourdaud gerard]

je m"appelerait lampe je serait pas forcément a l"aise entre ces nouvelles technologies ou quel contraste, cela n'enleve rien a ton montage curieux et inovant. je saurait pas faire. autre chose, oui
amitiées Gérard

[jpthevenon]

Bonjour "MICROTECH", tous, toutes....
Je peux réutiliser mon joujou de simulation après quelques déboires techniques.
Après un regard sur ton schéma "prototype", je dois avouer que j'ai un peu de mal à comprendre le fonctionnement global de cette structure. Mais je ne désespère pas d'y arriver....
En effet, plusieurs éléments de cette dernière me posent problème. Si tu as le temps de m'éclairer, fais en part si tu en as la possibilité:
1) Utilité des condensateursC1, C2, C5, C6?
2) Rôles de L1 et C3 (je n'ai pas bien compris à quoi ils servent)
3) Le SG3525 travaille, me semble-t-il à fréquence fixe. Exact?
4) Tr1 fonctionne alors comme alimentation avec le pont de diodes D1...D4 pour le tube avec L2 comme self de lissage du courant?(L'EL84 semble être utilisée en mode triode?)
En attendant une éventuelle réponse, je continuerai de mon côté à décortiquer cette structure (à mon rythme vu mes activités annexes)
Amicalement et "DIYeurement" à toi, tous, toutes....jpthevenon alias oldjp.

[MICROTECH]

Bonjour JpThevenon,

Beaucoup de temps c'est écoulé depuis les préliminaires de ce projet d'un transformateur ferrite pour ampli à tube.
J'ai eu d'autres sujets à traiter et pas dans le domaine audio...un peu comme vous j'imagine, l'audio est une passion que j'abandonne aux beaux jours .

Les condensateurs C1,C2, C5 et C6 agissent comme des circuits d'aides à la commutations, au moment de la mise en conduction du MOS associé, au passage par zéro de la tension dans la maille, le condensateur source de courant débite dans la jonstion Drain/source, sa valeur doit être choisi le plus faible possible ( 500p à 1n max). Pour une maille à résonance série c'est les composants L1 et C3 qui provoque la création d'une fréquence F0 sinus en tension et courant, très éloignée de la fréquence max BF ( 100 à 500khz). Le contrôleur SG3525 est pas un bon candidat pour cette application , il faut opter pour un circuit à rapport cyclique strictement de 50% et à régulation de la puissance par variation de la fréquence de commutation. Je crois que TI fait ça. Il est possible de tricoter L1 et notre transformateur sur une même ferrite . La tension sinus est redressée par le pont D1..D4 diodes rapides et haute tension, puis filtrée. La triode EL84 est une impédance ou une résistance modulée par le signal BF. Elle provoque une consommation de courant BF reportée au primaire de notre onduleur par le transformateur HF. Ce courant est mesuré par un shunt basse impédance qui est le HP audio. On mesure le courant en écoutant la musique

[jpthevenon]

Bonjour "MICROTECH", tous, toutes....
Merci pour les infos. Je vais voir ce que je peux en tirer comme renseignements pour la compréhension du fonctionnement de cette structure.

..a)il faut opter pour un circuit à rapport cyclique strictement de 50% et à régulation de la puissance par variation de la fréquence de commutation...
..b)La triode EL84 est une impédance ou une résistance modulée par le signal BF....
...c)Ce courant est mesuré par un shunt basse impédance qui est le HP audio....

Je vais déjà essayer de comprendre a), en me reportant sur les onduleurs à résonnance si je ne m'abuse?
b)En fait on peut mettre n'importe quel type de tube (ou élément actif) servant à fournir un courant variable?
c) le hp sert donc de charge. Je ne vois pas très bien comment tout ceci se débrouille, mais je vais essayer de me soigner au fil du temps...
Amitié à toi, tous, toutes......jpthevenon alias oldjp.
Ps: je suis aussi sur ce problème mais d'un strict point de vue classe D à tube, comme déjà indiqué dès le début de cette discussion(pour essayer de "booster" le rendement épouvantable des amplis à tubes)

[Yves07]

. . .
b)En fait on peut mettre n'importe quel type de tube (ou élément actif) servant à fournir un courant variable?
c) le hp sert donc de charge. Je ne vois pas très bien comment tout ceci se débrouille, mais je vais essayer de me soigner au fil du temps...

C'est le contraire !
On a une alim à découpage qui débite dans une charge variable: le tube.
Le HP mesure le courant consommé au primaire.

. . .
Ps: je suis aussi sur ce problème mais d'un strict point de vue classe D à tube, comme déjà indiqué dès le début de cette discussion(pour essayer de "booster" le rendement épouvantable des amplis à tubes)

Ici, le rendement n'est pas meilleur

Yves.

[jpthevenon]

Bonjour "Yves07", tous, toutes....

.....C'est le contraire !
On a une alim à découpage qui débite dans une charge variable: le tube.
Le HP mesure le courant consommé au primaire.. . .
......Ici, le rendement n'est pas meilleur ..

C'est bien ce que je supposais dans ma petite tête dès le départ et merci, tu viens de me confirmer ceci. Le HP ne mesure rien mais est tout simplement traversé par le courant primaire image de celui du secondaire...
Donc on est bien dans le cas d'un système classe D et le rendement doit donc être comparable, sauf que mon projet personnel initial, le tube sert de découpeur et que le HP sert de charge. Je vois donc maintenant beaucoup mieux comment prendre le problème pour essayer d'en faire l'analyse
Amicalement et "DIYeurement" à tous, toutes.....jpthevenon alias oldjp(t)

[Yves07]

Tu as oublié le courant de repos du tube !
C'est une des causes du "mauvais" rendement, une autre est la puissance consommée par le filament.
Toute calorie fournie dégrade le rendement, à 100% l'ampli doit être "froid comme le nez d'un chien" que l'ampli fournisse 1W ou 1KW.

Yves.

[jpthevenon]

Rebonjour tous, toutes...

Tu as oublié le courant de repos du tube !
C'est une des causes du "mauvais" rendement,....

Si le tube travaille en commutation, les pertes sont dues au moment des commutations. Donc dépendent
*des temps de commutations et de leurs nombre par seconde (présence de courant et tension, fréquence de commutation)
*de l'énergie dissipée au niveau bas (Vas tension de saturation au niveau bas et courant de "saturation" Ias, Ts temps de saturation:soit Es= Vas*Ias*Ts)
*de l'énergie dissipée au niveau haut de blocage du tube voisine de zéro si Iab#0, Iab courant anode au blocage du tube.
*De l'energie dissipée par la grille écran si on utilise une (ou des) penthode(s)(ce qui semble le plus raisonnable).
*Par une structure push pull adéquate, on peut sans doute avoir un courant de repos dans la charge voisin de zéro

une autre est la puissance consommée par le filament.
Toute calorie fournie dégrade le rendement, à 100% l'ampli doit être "froid comme le nez d'un chien" que l'ampli fournisse 1W ou 1KW.
Yves.

Ceci est une évidence, mais la plupart des tubistes évitent soigneusement de mentionner cette puissance inévitable et indispensable lorsqu'ils parlent du rendement de leurs amplificateurs de puissance (ou non). Le tube électronique est par nature énergivore. Ce n'est donc pas à ce niveau que l'on peut chercher à booster le rendement utile de l'utilisation du tube(quoi que!!), mais au moins au niveau d'un mode de fonctionnement en commutation. Je pense alors à l'instar de "MICROTECH" et d'autres curieux que s'amuser à ce genre de mode ne peut être que bénéfique, surtout si l'on prend en compte dans le rendement global:
-le poids
-le prix
-les volumes des transformateurs à utiliser (alimentation et sortie).
Donc... vive le remue ménage, même si ça ne débouche pas, au moins on s'amuse...
Amicalement "DIYeurement" et joyeusement à tous, toutes......jpthevenon alias oldjp(t)

[MICROTECH]

Bonjour à tous,

Bien lu vos remarques et discussion ...
Le but du projet n'est pas d'améliorer le rendement du tube ni de l'ampli à tube ...mais bien de construire un amplificateur à tube qui évite l'usage d'un transformateur BF adaptateur d'impédance et l'usage d'un transformateur élévateur de tension à cause du prix et du poids de chacun de ces composants.

Le tube ne fonctionne pas en classe D, il est simplement alimenté par un alimentation à découpage qui fonctionne en boucle ouverte, rapport cyclique 50%, élévatrice de tension pour fournir la HT d'anode. Une autre alim devra fournir le courant de chauffage. Le HP est parcouru par le courant fourni par l'alimentation et comme c'est le courant BF consommé par le tube, le HP est modulé par un courant BF...

Merci pour vos commentaires

[jpthevenon]

Bonjour "MICROTECH", tous, toutes......

...Le tube ne fonctionne pas en classe D, il est simplement alimenté par un alimentation à découpage qui fonctionne en boucle ouverte, rapport cyclique 50%, élévatrice de tension pour fournir la HT d'anode...

.
C'est bon, je me recolle sur ton sujet car je pense avoir compris ce que tu cherches à faire.
J'ai commencé à décortiquer tes schémas et remplacé toutes la structure à découpage par une attaque du transformateur par une tension carrée, car c'est ce à quoi elle aboutie( on peut envisager une attaque sinusoïdale rien que pour voir!!!).
Jusqu'ici, si on ne met pas le "HP" en série avec le primaire, et que l'on garde le pont de diodes, on fait bien une alimentation (en signal carré ) à découpage pour la HT du tube, mais non filtrée!
Puisque tu désires "récupérer" par la même occasion le courant d'alimentation dans le "HP", tu mets ni plus ni moins ce dernier en série avec la source de tension d'attaque. Effectivement, le courant primaire, est une "image" du courant secondaire avant le redressement, et donc à priori un signal alternatif. On peut même dire (vérifié par simulation) qu'il est modulé en amplitude avec porteuse(due au courant de repos Iao du tube). Aussi, tel que présenté, le haut parleur est traversé par un signal à la fréquence de découpage modulé en amplitude, et donc on n'entendra rien du tout. Il faut démoduler ce signal primaire pour l'appliquer sur le "HP", mais il restera le décalage continu du à la porteuse en absence de modulation.
Conclusion: Tel quelle est présentée, la structure n'est pas viable.
J'ai retrouvé sur le site "tublab" que tu mentionnes une structure qui se compose d'un modulateur au niveau du tube et une détection synchrone pour le haut parleur au secondaire.(Pièce jointe)

modulation demodulation decoupage tube

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Je peux te fournir le schéma et si tu le désires quelques résultats des simulations réalisées.
Amitié à toi, tous, toutes et à suivre....jpthevenon alias "oldjpt"

schema

structure_d'etude.jpg (34.75 Kio) Vu 3824 fois