Connexion des transistors de puissance

[BastienBastien]

Bonjour,

Je suis en train de réaliser un amplificateur audio, à l'aide de transistors IGBT polarisés en classe A. Je me base sur un schéma existant, mais le PCB vient de moi.

Ces transistors vont chauffer énormément, et je vais donc les placer sur un dissipateur effiace ! Je souhaiterais savoir si tirer des fils entre la carte et les transistors, placés sur un dissipateur "distant" pose problème. Les fils ne feront pas 30 km, tout au plus 10 cm. Cette longueur va sans doute engendrer un effet selfique, mais est-ce que celui-ci sera négligeable ? Et quel type de fils est-il préférable d'utiliser, du gros multi-brins, du gros mono-brins ?

Voici les caractéristiques de l'ampli :

Schéma trouvé dans "Nouvelle Electronique", numéro 39 (octobre 1998)
Transistors de sortie IGBT "GT 20D101"
Puissance de sortie (pour un canal) : 20 W RMS
Classe A

Je vous remercie beaucoup pour vos conseils.
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[louloute/Qc]

Bonsoir Bastien,
Comme ce sont les transistors du radiateur qui vont consommer presque la totalité de ce que fournit l’alimentation, il te faut connecter avec le plus gros fil disponible l’alim aux xtors du radiateur.
Si tu peux ajouter ‘même en l’air les étages d’attaque de ces transistors à même les bases, c’est encore mieux.
Il ne reste plus qu’à amener du radiateur l’alimentation au reste de l’ampli, baisse la section des conducteurs jusqu’à avoir des problèmes, puis augmente la section avec en plus un coefficient de sécurité.
Côté masse montage en étoile : un point central du chassis d’où partent tous les fils de masse.

[DAUDET78]

20W RMS oui mais sur des HP de combien d'Ohm? J'imagine 8 Ohms?
Donc 1,5A eff
Donc 2,1A crête
La tension d'alimentation de l'ampli ? a zut, tu l'as pas donnée ! Alors j'imagine, disons 40V DC
La puissance dissipée dans les radiateurs 40V*2,1A=84W

Ton problème, n'est pas dans la section des fils (met du bon souple de 1²) mais dans l'évacuation des calories

PS: Si mes calculs ne sont pas faux, il y a 20V et 2A aux bornes d'un GT20D101 . Faudrait vérifier sur la spécification si on est pas trop près de la limite en SOA (sachant qu'elle est donnée à 25° et que les transistors seront plutôt à 90° boitier !)

Edit: Pour la commande de la "base" des GT20D101, tu mets n'importe quoi (c'est en fait une grille de transistor NMOS donc il y a peu de courant)

[BastienBastien]

Bonjour,

Tout d'abord, merci pour vos conseils.

Voici un descriptif des caractéristiques de l'ampli pour 1 canal :

• Tension d'alimentation: 45 V
• Courant consommé : 1 A (pour 1 canal)
• Puissance de sortie : 20 W MAXIMALE MAIS RMS (8 ohms)
• Impédance de sortie : 8 ohms

Pour ce qui est des dissipateurs, ne vous en faites pas, je vais en mettre un avec un °C/W inférieur à ce qui est nécessaire !

Je m'apperçois que j'ai mal posé ma question. En fait, je m'inquiète de mon routage. Je ne suis pas sûr de ne pas avoir de couplage magnétique, capacitif, je ne suis pas sûr que mes masses soient assez bonnes, etc. Je souhaite que cet amplificateur génère un signal et pas un bruit !

Malgré mon soin et mon attention, je crois que je n'ai pas réussi à router parfaitement. Est-ce que les règles citées ci-dessous, que j'ai appliqué, permettront de "compenser mon mauvais routage en étoile ? Est-ce que ça peut, également, compenser le fait que les deux transistors de puissances seront reliés à la carte par des fils (effet selfique) ?

Voilà les quelques règles que j'ai appliqué, pour éviter les problèmes :

• utiliser un transformateur type R pour éviter au maximum tout rayonnement électromagnétique
• utiliser un filtre secteur pour éviter un couplage radio
• l'ensemble {transfo, filtrage, régulation} est surdimmentionné pour avoir une "impédance d'alimentation" aussi basse que possible
• toutes les pistes seront étamées à l'aide de mon fer et d'étain
• les lignes d'alimentations seront, en plus de l'étain, renforcées avec des tiges de cuivre rigides soudées sur ces même pistes
• les pistes sont aussi larges que possible
• les pistes "de signal" sont éloignées des pistes où transitent de forts courants
• utilisation d'une carte avec 70µm de cuivre, au lieu de 35µm
• utilisation d'un boîtier métallique
• boîtier relié à la masse ET à la terre

QUESTION : Je ne suis pas un pro de la CEM, vous l'aurez compris. Pourriez-vous matter le schéma et le PCB, pour me dire ce qui est à changer ? S'il vous plaît, ne me dîtes pas que tout est nul et qu'il faut tout refaire ! :-/

IDEE : Pour assurer une meilleur équipotentialité entre l'étage numéro 3 (puissance) et les deux premiers, il est possible de couper les deux lignes d'alimentations au milieu de la carte et de relier l'alimentation des deux premiers étage sur la carte d'alimentation, pour avoir un câblage en étoile. Qu'en pensez-vous ?

Merci beaucoup pour vos conseils.

[A voir en vidéo sur Futura]

[BastienBastien]

Voici 4 images :

• carte d'alimentation : PCB
• carte d'amplification : PCB
• carte d'amplification : vue 3D
• schéma
• nomenclature

Merci !

[louloute/Qc]

Merci Daudet pour ta correction sur les Xtors, je ne savais pas que c’était de Mos de puissance.

Ma question Bastien est : est-ce que ça marche tel quel ou pas?

Si oui et que ça ne fait pas fondre le pot de ta plante grasse un mètre au dessus, tout va bien. Si tu as des problèmes, de quel ordre sont-ils?

Ton schéma n’est pas laid ni l’implantation. Je préfèrerais une alimentation double, surtout pour faire l’économie des capas en sortie et pour savoir mieux où est la masse.

[BastienBastien]

Hello !

Merci de répondre aussi rapidement.

Je n'ai aucun problème réel, juste des craintes, car pour l'instant, je n'en suis qu'à la CAO. J'ai acheté quasiment tous les composants, mais je ne suis pas encore passé à la pratique. J'ai montré le PCB réalisé par Nouvelle Electronique à un collègue Ingénieur en Electronique et celui-ci m'a dit "des masses comme ça, c'est un coup à avoir des problèmes. C'est sûr et certain". Alors j'ai refait le PCB en essayant de faire attention à la CEM.

L'alimentation a été conçue pour les deux canaux, mais je crois que je vais réaliser une carte d'alimentation pour chaque canal ! Donc, au total, j'aurai 2 transfo type R, deux cartes d'alimentation, deux cartes d'amplification et... deux enceintes !

louloute/Qc, Je ne comprends pas ta dernière phrase :

"Je préfèrerais une alimentation double, surtout pour faire l’économie des capas en sortie et pour savoir mieux où est la masse".

Est-ce que tu veux dire :

• Avoir deux cartes d'alimentation ?
• Séparer physiquement, sur la carte d'amplification, l'alimentation des deux premiers étages et l'alimentation de l'étage final ? Ainsi, il y aura 4 fils d'alimentation à relier à la carte d'alim et ça fera un câblage en étoile ? (Je précise que le +45V est régulé soigneusement. Voir le PCB pour plus de détails.)

Pour ce qui est du schéma, je l'ai trouvé dans un vieux numéro de Nouvelle Electronique.

Tu es sûr que l'implantation et le routage est zoli ? Ca fait plaisir !

Merci beaucoup pour tes conseils.

[louloute/Qc]

Ce que je voulais dire par alim symétrique c’est que au lieu de faire du 0V – 45V dc, du fais une alim –23V, +23V. Pour cela tu n’as besoin que d’un transfo avec un point milieu au secondaire.

Côté ampli, l’ex 0V devient du –23; l.ex +45V devient le +23V. Dès lors, la masse se trouve au milieu; l’étage d’entrée y est référencé; tu sauves les deux capas en sortie et tu gagnes en réjection de mode commun (bruit de l’alim).

Mais pour tout te dire, cela impose en fait un dessin complet de l’alim et de l’ampli, prendre un transfo à point milieu…

[BastienBastien]

Tu parlais d'alimentation double, c'est pour ça que je n'ai pas compris. Je pensais que tu parlais d'autre chose.

L'ampli a été designé avec une asymétrique, alors je ne vais pas tout redesigner. Tout ce que j'espère, c'est que :

1. Ca marche
2. Ca marche bien : sans ronflette, bruit prasite, etc

Merci.

[louloute/Qc]

C'est ce qu'on te souhaite. Mais pas de grosse inquiétude, comme dit si bien Daudet, si 20W ce n'est pas la mer à boire, 20W en calsse A, ça commence à être chaud