Tutoriaux -
Rénover l'étage de puissance de l'amplificateur
Rémi - mai 2009
Les transistors de puissance ST Microlectronics
Introduction
Récemment
(depuis un ou deux ans), ST a sorti une ligne de transistors de
puissance bipolaires pour les applications audio. Les puissances vont
60 W à 250W. Ce nouveau composant est en boiter TO3 : voila qui tombe
bien puisque cela va permettre un remplacement dans un ampli vieux de
30 ans.
Les autres sont en boiter plus récent ( TO-264, TOP-3P,
TO-247), qui peuvent bien se marier avec les circuits de National
Semiconducteur LME49810 .
Ci-dessus une image de boiter TO3,
boitier très largement utilisé durant la fastueuse période des
seventies : il s'agissait alors du seul boitier de puissance
disponible.
Transistors
de puissance par 2ST5949 et 2ST2121 : difficiles à trouver il y a un
an, mais dorénavant ces transistors sont revendus par Digikey à des
tarifs bien plus raisonnable (d'un ratio x5) que les transistors de
l'époque soit des 2SA749A et 2SC1116A (mais pas seulement). Les
transistors ST ont un gain plus élevés que ces transistors Sanken, et
donc chargeront moins l'étage VAS ( Voltage Amplifieur Stage)
qu'auparavent : la distortion devrai être améliorée.
Les chiffres clés
250V, 250W, 17A, gain 70 à 7A
Économie
Dans
les amplificateur de puissance vintage (séparés, intégrés ou
receivers), il arrive d'avoir un transistor hors service et la solution
passe par le changement complet de tous les transistors. Dans un ampli
de puissance voisinant les 50W, il faudra changer 4 transistors, et
pour des puissances de 100W, ce sera 8 transistors. Sur le marché des
composants de stock (broker), un 2SA747A coute près de 20 euros.
Pour le prix d'un 2SA747 chez un broker de composant, on a un jeu
complet de transistors neufs 2ST2121 et 2ST5949.
Le bénéfice attendu
Les
transistors ST ont un gain élevé et à fort courant qui permet dans la
structure bien établie d'un amplificateur de puissance audio (Étage
d'entrée, VAS , Buffer Gain Courant ) de ne pas charger le VAS. Le
buffer de sortie est un étage de gain en courant, dont le courant de
commande n'est pas négligeable et détermine le gain a fort courant de
l'étage de sortie. Les transistors classiques ont la caractéristique
d'avoir un gain en courant supérieur aux 2SA et 2SC des années 75, ce
qui permet de changer les transistors sans modification du VAS. La
bande passante est aussi plus élevée, le circuit Zobel ne demandera pas
de modification et même si cela était le cas, la modification du filtre
Zobel est une chose aisée.
Études de cas
Les meilleurs candidats à l'opération sont les amplificateurs d'une puissance de 70W à plus.
Setton BS 5500
Le Setton BS 5500
est amplificateur double monos de 120W. L'étage de sortie 64V pour un
canal est composé d'une paire de 2SA747A et d'une paire de 2SC1116A (4
transistors par canal, soit 8 transistors au total). Les
transistors sont montés dans des supports soudés au circuit imprimé. Le
changement des plaquettes micas par des "gris" est le bienvenu, le
temps pour cette opération est autour d'une heure. Le schéma de
la partie puissance est un schéma simple avec comme étage d'entrée a
deux transistors en configuration différentielle, un VAS a 1
transistor, deux pré driver et 4 transistors( 2 NPN et 2 PNP en // en
EF (emitter folower)
Marantz 170 (85W)
Double
paires de 2SB557 et 2SD427. Etage d'entré plus luxueux que celui du
Model 140. Et l'étage de sortie avec une paire pour 86 W alors que le
Model 140 prend un seul transistor pour 75W. La conséquence est que le
courant supporté pour les transistors de puissance est divisé par deux.
Ceci a comme conséquence de rester la zone de haut gain du transistor.
140V,
15A, 120W, gain de 70 a 1A mais qui chute à 30 à 5A. Quand le
gain chute le point de polarisation bouge et c'est sur ce point que
l'on entend des différences entre deux ampli à transistors. Les
transistors de puissance sont montés sur le radiateur sur des supports
ce qui permet leur changement assez simplement, et en plus c'est
réversible.
Marantz 2285
Ce gros amplificateur
construit avec des 2SA747A et 2SC1116A, voila le candidat de premier
ordre pour accueillir les transistors ST !