Amplification d'une MLI en sortie d'un Raspberry

[morgan29200]

Bonjour,

Dans le cadre d'un projet de 2eme année en IUT GEII, on fabrique une enceinte.
On utilise les pin GPIO13 (pin33) et GPIO18 (pin12) et la masse d'un raspberry pi 3 pour produire un son en MLI en stéréo.

Je cherche alors à amplifier ses variations MLI pour par la suite, les lisser dans un filtre et les appliquer au bornes de deux haut parleur de 4ohms.
Déjà, es-ce faisable? Si possible avec une alimentation allant de 0 à 14.8V ( car j'ai 4 cellules de 3.7V avec un module de protection de charge déjà mis en place ).

Merci pour vos futures réponses, hâte de trouvez une solution.

Morgan Colly
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[penthode]

hello ,

AMHA mieux vaut filter d'abord , puis envoyer le signal sur un ampli audio classique .

[morgan29200]

Salut Penthode,

C'est ce que j'ai cherché à faire au début, après avoir réalisé le filtre (qui marche bien), J'ai ensuite cherché à faire un amplificateur de class D avec un TPA3122D2, j'ai réalisé plusieurs schéma disponible sur le net et la Datasheet du composant mais j'ai jamais pus obtenir autre chose qu'un claquement sec et régulier du haut parleur, qui à l'oscilloscope ressemblait à un condensateur que l'on aurait déchargé rapidement.

Je me suis aussi dit que de manipuler autant le signal allait le dégrader.
J'ai donc pensé que amplifier directement la MLI sortant du Raspberry pouvait être une bonne idée comme c'est ce que fait l'ampli de class D juste après le comparateur.

Merci beaucoup de ta réponse rapide.

Je me suis dit

[PA5CAL]

Bonsoir

Un ampli classe D du type TPA3122D2 requiert des signaux d'entrée analogiques, et n'est donc pas adapté à l'amplification de signaux audio MLI.


Pour ma part, j'ai déjà réalisé des amplis branchés en sortie de micro-contrôleur, à l'aide de ponts en H avec des drivers générant les dead times adaptés à leurs étages de puissance (qu'on pourrait remplacer par des ponts en H avec drivers intégrés), suivis de filtres LC de puissance (ce qui implique notamment l'usage d'inductances adaptées) afin d'éliminer les hautes fréquences et la composante continue.

La seule contrainte concerne le rapport cyclique de la MLI produite par le micro-contrôleur, dont les valeurs extrêmes doivent être limitées afin d'accorder aux transistors des demi-ponts les délais nécessaires à leur extinction et à leur allumage complets (rc_min/f_MLI > (t_OFF1+(dead time)+t_ON2) et (1−rc_max)/f_MLI > (t_OFF2+(dead time)+t_ON1) ).

Sans plus de précaution, le résultat obtenu n'est pas de qualité Hi-Fi, mais reste néanmoins très suffisant pour de la sonorisation.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Patrick_91]

Bonjour, oui , il faudrait un ampli classe (A B C D comme on veut) incorporant un convertisseur PWM (MLI) --> tension déjà !! mettre du PWM a l'entrée d'un ampli sensible a l'amplitude d'un signal est voué a l'échec !! Ou encore utiliser un ampli incorporant un convertisseur PWM --> Tension ...
A plus

.

[morgan29200]

Bonsoir,

Oui, c'est pour cela que j'avais placé le filtre avant l'amplificateur, entre le Raspberry et l'ampli.

Merci beaucoup pour ta réponse, quel transistor je vais devoir utiliser pour le pont en H ( un 2N2222A ou 2N2222 fait l'affaire ? ) ?
Pour les drivers, je vois pas comment faire pour adapter les dead times.

Je ne recherche pas une qualité HI-FI, je recherche surtout le meilleur rendu sonore avec le moins de consommation car l'enceinte serait sur batterie.

[CapFlam]

Un son en MLI??
Écoutée de la MLI filtrée??

Soit, j'ai pas bien compris ton projet (ce qui est possible)
Soit, il y a quelques bases à revoir.

Si tu filtres de la MLI "à fond", tu auras du continu et le continu ne fait aucun son.
Plus que le rapport cyclique (je rappelle que MLI= Modulation de la Largeur d'Impulsion = rapport cyclique), ce qui est caractéristique d'un son c'est sa fréquence, tu n'en parles pas du tout.

[Jack]

Un son en MLI??
Écoutée de la MLI filtrée??

Soit, j'ai pas bien compris ton projet (ce qui est possible)
Soit, il y a quelques bases à revoir.

Si tu filtres de la MLI "à fond", tu auras du continu et le continu ne fait aucun son.
Plus que le rapport cyclique (je rappelle que MLI= Modulation de la Largeur d'Impulsion = rapport cyclique), ce qui est caractéristique d'un son c'est sa fréquence, tu n'en parles pas du tout.

Personne ne dit qu'il faut aller jusqu'à 100%.

Regarde le principe de base d'un ampli classe D et tu changeras surement d'avis sur la possibilité de générer un signal audio à partir d'une MLI.

[CapFlam]

Ok, pigé, avec mes excuses.
Bon, bah, j'aurais appris quelque-chose

[PA5CAL]

Amplifier les tensions et les courants en MLI puis filtrer au plus tard avec des réseaux LC présente l'intérêt de faire directement fonctionner les chaînes d'amplification en classe D, en minimisant les pertes de puissance.

Bien évidemment, pour ce faire la sortie MLI du micro-contrôleur ne doit pas être filtrée, mais continuer de produire des niveaux logiques afin d'attaquer les drivers des étages de puissance (demi-ponts si HP reliés à la masse commune, ponts en H si ampli « en pont ») qui doivent fonctionner exclusivement en commutation.

[morgan29200]

Merci PA5CAL c'est ça que j'avais en tête.
par contre j'ai encore du mal à comprendre comment gérer les drivers.

[morgan29200]

Bonjour,

Je relance le sujet car je n'ai toujours pas trouvé de solution malgré de nombreux tests.

Je réexplique mon problème : j'ai en sortie des GPIO du Raspberry, un signal carré (pwm), qui est ma commande, d'une fréquence d'environ 800 khz que je souhaite amplifier en puissance (une dizaine de W ) grâce à un commutateur (transistor ou autre chose).

J'utilise pour le moment un IRF530N qui je pense, devrait suffire en terme de puissance et rapidité.

j'ai essayé plusieurs manières de commander le transistor ( transistor bipolaire npn, porte logique, IR2121 ) mais je manque à chaque fois de courant pour que la commutation soit suffisamment brève et me permette d'avoir un beau signal carré mais jusqu'ici, rien ne fonctionne.

Merci beaucoup
Morgan COLLY

[Jack]

j'ai essayé plusieurs manières de commander le transistor ( transistor bipolaire npn, porte logique, IR2121 ) mais je manque à chaque fois de courant pour que la commutation soit suffisamment brève et me permette d'avoir un beau signal carré mais jusqu'ici, rien ne fonctionne.

Sans voir le schéma exact, difficile d'en tirer des conclusions.

d'une fréquence d'environ 800 khz

il va donc falloir commencer à soigner la commutation des mosfets.

que je souhaite amplifier en puissance (une dizaine de W )

Sous quelle tension?

[Antoane]

Bonjour,

Je rejoins Jack : pas de difficulté de principe à faire commuter un pont en H à partir du signal délivré par un RasPi, mais la fréquence de 800 kHz est une grosse épine dans le pied. Pourquoi découper aussi haut ? travailler à 100-200 kHz est bien plus accessible et ne devrait pas changer grand chose du point de vue de l'audio - au contraire.

Une solution simple, donnant de bons résultats, mais guère pédagogique, peut être de passer par un demi-pont intégré, par exemple :
http://www.ti.com/product/CSD95492QVM
https://www.infineon.com/dgdl/Infine...3fbe32289b7c17
https://www.monolithicpower.com/en/d...wMDowMA%3D%3D/
ou, pour faire riche (mais bien) : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmg5200.pdf

[PA5CAL]

La plupart des fabricants de transistors MOSFET proposent des drivers de demi-pont intégrés (Half-Bridge Driver) qui leur sont adaptés, et même des demi-ponts à driver intégré.

Concernant la forme d'onde, il est physiquement impossible d'obtenir un signal rectangulaire parfait, puisque la commutation des transistors ne peut pas être réalisée en un temps nul. Pour cette raison notamment, une fréquence de 800kHz apparaît comme beaucoup trop grande, puisque cela suggère une résolution temporelle importante de la MLI (800kHz correspondrait à une résolution de 4,88 ns pour un son sur 8 bits, et à une résolution de 1,22 ns pour un son sur 10 bits) ainsi que des temps de commutation excessivement courts. En principe, on choisit une fréquence de MLI la plus basse possible qui soit suffisante pour produire le signal audio avec la bande passante et le niveau de bruit souhaités.

[EDIT: grillé]

[Jack]

Sous quelle tension?

Je m'auto cite
Après relecture, ce serait de l'ordre d'une quinzaine de volts. La commande de l'IRF530N directe par la raspberry risque d'être un peu juste car un VGS de 3V3 n'est visiblement pas suffisant pour le courant demandé par la charge.

[morgan29200]

Bonjour tout le monde et merci beaucoup de m'aider.

Difficile d'en déduire un schéma car le circuit n'est pas encore fixe mais le but est d’alimenter un haut parleur après être passé dans un filtre.

Je suis obligé d'utiliser cette fréquence de 800khz car le raspberry me l'impose :
Une musique est dans le raspberry, je déplace la sortie de la sortie jack (alt0 et alt5) directement sur les GPIO13 et 18 "raspi-gpio set 13 a0 ...", j'utilise omxplayer pour jouer le morceau et le Raspberry me construit directement une PWM à 800 khz qui joue la musique.

J'ai cherché des moyens pour la ralentir ou la diviser, comme la commande "gpio pwmc 3" qui me permet de faire des division en fonction de la valeur qu'on lui envoie, j'ai pus descendre à 50 khz, seulement la musique elle aussi était extrêmement ralenti et donc inécoutable.
Si vous avez d'autres idées de lecteur qui me fabriquerait une PWM moins rapide, je suis preneur.

je vais continuer à regarder mais ces deux là me paraisse être une solution faisable, surtout le MP8040.
https://www.infineon.com/dgdl/Infine...3fbe32289b7c17
https://www.monolithicpower.com/en/d...wMDowMA%3D%3D/

Morgan COLLY

[PA5CAL]

Tes liens sont erronés (le milieu des URL a été remplacé par des points de suspension).

La datasheet du MP8040 est accessible par ici.

[Antoane]

Bonjour,

@Pa5cal : ce sont les liens donnés dans mon précédent message #14.

J'ai donné ces lien sans chercher en détail, a toi de regarder dans les catalogues pour trouver un composant convenable au niveau des courants, des tension, des fréquences de commutations, etc. requises.

Je ne connais pas le RasPi, mais tu dois pouvoir modifier la fréquence du signal, qui n'est jamais qu'un PWM dont le rapport cyclique est modulé par l'amplitude instantanée du signal audio. Il faut, très probablement, directement construire un signal à la bonne fréquence à partir du signal audio, et non modifier la fréquence du signal à 800 kHz.

[jiherve]

Bonjour,

Il faut, très probablement, directement construire un signal à la bonne fréquence à partir du signal audio, et non modifier la fréquence du signal à 800 kHz.

avec çà :http://sox.sourceforge.net/
on fait ce que l'on veut mais coté µC il faudra mettre les mains dans le cambouis pour modifier le pilotage de la PWM.
JR

[PA5CAL]

@Pa5cal : ce sont les liens donnés dans mon précédent message #14.

Oups... Au temps pour moi.

[Jack]

Bonjour,

avec çà :http://sox.sourceforge.net/
on fait ce que l'on veut mais coté µC il faudra mettre les mains dans le cambouis pour modifier le pilotage de la PWM.
JR

... ou utiliser les bibliothèques qui vont bien.