Circuit : amplificateur audio classe D à base de 555

Conçu à l'origine comme une minuterie, le CI 555 iconique s’est révélé bien plus polyvalent que ce que ses créateurs avaient prévu, apparaissant dans une gamme étonnante de circuits au fil des décennies. Dans ce projet, il prend un rôle résolument moderne : piloter un amplificateur audio stéréo compact de classe D en utilisant les fonctions d’oscillateur et de modulation de la puce. Ce circuit de 2014 est remarquablement simple, ce qui en fait un montage accessible — et une façon ludique de découvrir ce que cette puce classique sait faire au-delà des impulsions et temporisations.

Circuit

Reportez-vous au schéma à proximité pour la version stéréo complète de l’amplificateur de classe D basé sur le CI 555. Un simple circuit de temporisation à la mise sous tension est inclus.

« Dans un amplificateur audio de classe D, le signal audio analogique est converti en un signal modulé en largeur d’impulsion qui commande les transistors de sortie », explique le concepteur Frederik Crevits. « Ici, cela est mis en œuvre en utilisant le 555 comme multivibrateur astable et le signal audio analogique pour moduler la tension du condensateur de charge/décharge (C2)… Nous chargeons ici le condensateur avec un courant constant plutôt qu’une tension constante. Cela est réalisé par une source de courant basée sur T2 et un convertisseur tension-courant basé sur T3 et T4. On obtient ainsi une forme d’onde triangulaire assez linéaire sur C3, et le rapport entre le signal de sortie PWM du 555 et le signal d’entrée est presque linéaire. Le signal d’entrée sur le connecteur K1 influence le temps de charge/décharge du condensateur via T1, modulant ainsi le signal de sortie. La fréquence de commutation est d’environ 250 kHz. »

Le circuit imprimé est spacieux et dégagé, avec suffisamment de place pour monter un dissipateur thermique en aluminium pour les MOSFET, bien que la dissipation de puissance reste minimale grâce à l’architecture efficace de classe D.

Crevits précise également : « Il est conseillé d’utiliser les meilleurs composants possibles pour les condensateurs déterminant la fréquence C2 et C16. Le polypropylène et le mica argenté sont de bons choix. Pour que les coefficients de température des sources de courant T2 et T11 restent aussi faibles que possible, les DEL rectangulaires D9 et D10 doivent être placées en contact étroit avec les transistors correspondants (T2 et T11). Elles sont donc proches les unes des autres sur le circuit imprimé. Pour les filtres de sortie (L1/C12 et L2/C26), des noyaux pot Murata et des condensateurs en polypropylène sont recommandés. »

Pour le prototype, les MOSFET ont été montés sur le dissipateur en aluminium. Le concepteur a utilisé des vis avec rondelles isolantes de 3 mm et des isolants en céramique.

Le projet d’amplificateur audio classe D à 555

L’article original, « Ampli audio à 555 », est paru dans Elektor janvier/février 2014. Voir l’article.