Alim 9V+12V Top niveau

I-INTRODUCTION.

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Dans le cadre de l’amélioration en cours de notre Système de Référence #10, nous supprimons progressivement toutes les alimentations à découpage (souvent appelées “adaptateurs secteur”), y compris celles présentes sur le réseau LAN, et nous préparons l’arrivée prochaine d’un Streamer de réseau.

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Le Streamer de réseau, qui arrivera prochainement pour améliorer encore la partie dématérialisée, a besoin d’une alimentation 9V de haute qualité pour s’exprimer: il est livré d’origine avec une alimentation à découpage qui ne permet pas de révéler ses qualités.

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D’autre part, un appareil tout à fait exceptionnel, l’UPTONE AUDIO EtherRegen, est déjà inséré dans le système avec son alimentation d’origine à découpage. Bien qu’il donne déjà des résultats totalement bluffants, on peut encore gagner un peu en lui adjoignant une alimentation de haut vol, celle-ci pouvant être en 9V ou 12V (nous la ferons en 12V).

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Nous avons donc décidé de construire nous-mêmes ces 2 alimentations, car nous avons une certaine expérience dans la réalisation de telles alimentations. Par ailleurs le prix d’alimentations commerciales de qualité est élevé, et se situe entre 500€ pour une FARAD 3 par exemple, jusqu’à 2.000€ pour une Paul HAYNES SR-7

Ces prix peuvent paraître élevés mais sont souvent justifiés, car fabriquer une bonne alimentation revient cher, parfois plus cher que le reste de l’appareil ! cela explique pourquoi de plus en plus de constructeurs cèdent aux sirènes des alimentations à découpage qui ne coûtent que quelques euros….

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Si une telle approche peut se comprendre pour des appareils dont le prix de vente final reste raisonnable (comme l’EtherRegen par exemple), c’est-à-dire en dessous de 2.000€, il convient de critiquer plus sévèrement des constructeurs qui intègrent des alimentations à découpage dans des amplificateurs (classe D) qui coûtent très cher !

Et nous avons des noms de marques qui ont fait de tels choix sur des systèmes à plus de 100.000€: c’est tout simplement se moquer du client…. pour rester polis….

Les directeurs financiers doivent laisser les ingénieurs concevoir les solutions à adopter: ils sont totalement incompétents en ce domaine alors qu’ils croient être compétents en tout, et inconscients de la dégradation de l’image de la marque des sociétés qui résulte de tels choix injustifiables.

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Le résultat musical est la plupart du temps tellement dégradé que l’image de marque s’en trouve également dégradée: et celui qui recherche la qualité musicale doit se tourner vers d’autres marques…

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Mais revenons à notre alimentation…

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II-.QUELLE SOLUTION ADOPTER POUR NOTRE ALIMENTATION ?

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Lorsqu’on s’intéresse aux alimentations DIY, il existe des centaines de propositions sur Internet.

Mais lorsqu’on cherche des schémas réellement bien conçus, aptes à fournir une qualité de son hors du commun, qui ont fait leurs preuves, les choix se réduisent comme peau de chagrin…

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Dans notre cas, les appareils vont avoir besoin d’un ampérage <2A (disons ≤1,5A pour être plus précis, mais >1.2A malgré tout), ce qui dans le monde des alimentations, correspond au bas de la fourchette.

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Parmi les alimentations DIY proposées sur le Web, il y en a une dont la réputation n’est plus à faire, il s’agit de la Sigma-11  proposée par AMB.

Signalons au passage que tous les produits conçus par AMB sont au top niveau de ce que l’on trouve en DIY actuellement.

Pour tous ses produits DIY, AMB ne propose pas de kit prêt à souder, mais propose les circuits imprimés à la conception très optimisée ainsi qu’une bonne partie des composants nécessaires, en tout cas ceux que l’on pourrait ne pas trouver facilement.

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J’ai déjà réalisé 4 ou 5 alimentations AMB Sigma 11 pour différents projets, et le résultat musical est à chaque fois excellent. Les critiques que l’on trouve sur Internet, émanant parfois de forums très pointus comme DIYAUDIO ou HEAD-FI.ORG, sont toujours élogieuses.

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Pour notre besoin actuel à savoir une alimentation 9V et une alimentation 12V,il faut se pencher sur la question de l’ampérage requis par chaque appareil: plus d’1A me pousse à prévoir un refroidissement plus important que les dissipateurs habituellement fixés directement sur le circuit imprimé et servant à refroidir les MOSFETs de puissance IRLZ24N.

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En effet, je crains que l’ampérage ne fasse chauffer les transistors au-delà du raisonnable, surtout que l’alimentation restera allumée en permanence: 24h/24 7j/7, puisque les appareils comme l’EtherRegen ou les Streamer ne s’éteignent jamais.

Ce choix de refroidissement plus élaboré oblige donc à prévoir des radiateurs plus imposants, et j’ai donc opté pour un châssis avec 1 radiateur de chaque côté, similaire à ceux qui équipent les petits amplificateurs.

Cela permettra aussi de loger les 2 alimentations Sigma-11 dans un seul et même châssis, chacune d’elle utilisant un radiateur différent.

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Pour utiliser des radiateurs verticaux situés sur le côté du châssis, il faut monter les transistors de puissance à l’horizontale et utiliser une cornière à angle droit pour les relier aux radiateurs: ceci est très bien expliqué sur le site d’AMB, et Ti-Kan, l’ingénieur d’AMB, répond instantanément à toute question posée sur leur Forum.

Voici une image extraite du site AMB relatif à l’alimentation Sigma-11 et expliquant comment procéder avec des radiateurs externes au circuit imprimé::

Le châssis choisi est un modèle HIFI-2000 2U facile à trouver, par exemple chez Audiophonics, mais il en existe bien d’autres qui peuvent convenir.

Pour ceux qui liraient l’avis que j’ai déposé sur Audiophonics, sachez que j’ai déposé cet avis à la réception du châssis: si cet avis est élogieux, il ne reflète hélas pas les difficultés pratiques dont il est la cause ! Si extérieurement il est du plus bel effet, il souffre de plusieurs défauts de conception qui peuvent vous compliquer la tâche:

  • l’espace entre les ailettes ne permet que d’utiliser des vis M3 et non pas M4 comme indiqué dans mon commentaire.
  • la face arrière fait 3mm d’épaisseur et non pas 1mm comme indiqué dans le descriptif d’Audiophonics: cela rend difficile le perçage d’un trou rectangulaire pour le connecteur IEC.
  • le boîtier n’est pas entièrement symétrique: les faces de dessus et de de dessous ont un sens, et il y a un décalage de 3mm si vous ne prenez pas garde à choisir le bon sens. si tel est le cas, il vous faudra utiliser 4 ou 5 rondelles pour chaque vis de la face avant, afin que celle-ci soit bien verticale une fois vissée.
  • la visserie livrée avec le boîtier ne correspondait pas aux perçages: des vis à toles de 2.9mm étaient livrés à la place de vis M3 requis pour fixer les capots supérieurs et inférieurs.
  • Le mode de fixation des radiateurs latéraux empiète d’un petit centimètre de chaque côté à l’intérieur du boîtier: cela peut suffire à vous compliquer la tâche, dans mon cas la fixation ‘face à face’ des capots de transfos était impossible et m’a obligé à revoir l’agencement intérieur.

Bref ça fait beaucoup, et si c’était à refaire je chercherais un autre boîtier  ! Heureusement que l’extérieur est superbe…

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III-LA RÉALISATION PROPREMENT DITE.

III-1.Les cartes d’alimentation Sigma-11 proprement dites.

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La 1ère chose à faire est bien sûr l’assemblage des cartes d’alimentation Sigma-11: pour ce faire il faut commander le circuit imprimé (au nombre de 2 dans notre cas) ainsi que les composants disponible sur la partie ‘shopping’ du dite d’AMB, en choisissant ‘Sigma-11’ dans la liste des produits disponibles (et ils sont nombreux !).

Notez que certains composants très faciles à trouver, comme les Condensateurs de filtrage (2.200µF 50V), les résistances, les diodes Zener ou les borniers de connexion ne sont pas proposés dans la Shop: il vous appartiendra de vous les procurer vous-mêmes chez Mouser, Farnell, Conrad, E44, Gotronic, ou n’importe quel vendeur de composants de votre choix.

Indiquons que cette alimentation ne nécessite pas de très gros condensateurs de filtrage en raison de sa conception spécifique: les 2.200µF 50V recommandés par AMB sont ce qu’il faut. Choisir des condensateurs à faible ESR spécialement conçus pour cet usage, tels que par exemple les excellents Panasonic FC.

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La précision du voltage en sortie de l’alimentation dépend de la précision de la tension de la diode Zener D5 (utilisée en amont des transistors de régulation) qui fournit la tension de référence. AMB préconise une BZX55C dont la précision est de 5%, mais j’ai pour ma part utilisé des BZX55B dont la précision est de 2%.

Le seul intérêt de ma démarche est d’être assuré d’avoir une tension de référence plus proche de l’idéal “du 1er coup”, sachant que si par hasard on obtenait une tension que l’on juge “un peu trop supérieure ou un peu trop supérieure” à ce que l’on souhaite, il suffira de souder une résistance (R10) servant à ajuster la tension de référence: toutes les explications sont très détaillées et se trouvent sur le site d’AMB.

Indiquons que le rôle de cette Zener est de fournir une tension de référence aux transistors chargés de réguler la tension de sortie, mais pas de réguler la tension en sortie: cette alimentation est bien plus sophistiquée que cela !

De toute façon si vous vous lancez dans cette réalisation, vous disposez nécessairement des connaissances requises.

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Le circuit imprimé fourni par AMB est étudié dans les moindres détails: les pistes vont au plus cours, le plan de masse est optimisé, etc…

Pour en avoir assemblé plusieurs, le seul reproche que je lui fais concerne les pastilles de soudage (très solides): la différence entre leur diamètre extérieur et leur diamètre intérieur est un peu juste, ce qui donne une zone de  soudage de la pastille un peu petite selon moi.

Cela m’oblige à utiliser une température de soudage un peu élevée (400°C) pour avoir une soudure parfaite des composants: mais rien de grave…

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Vous trouverez les photos détaillées de ces cartes une fois terminées, dans les paragraphes suivants.

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III-2.L’assemblage et le perçage du châssis.

Comme je l’ai dit plus haut, ce châssis m’a causé beaucoup (trop) de soucis, mais voici les étapes principales.

Tout d’abord, il convient de percer le fond du châssis afin de pouvoir y fixer les différents éléments:

  • perçage des trous pour la fixation des 2 transfos : trous au diamètre M5 dans mon cas
  • perçage des trous pour fixation des capots des transfos: trous au diamètre M4 dans mon cas.
  • perçage des trous pour fixation des entretoises soutenant les 2 cartes Sigma-11: il faut pré-positionner les cartes pour que leur cornière respective à angle droit fasse bien contact avec leur radiateur vertical, puis repérer l’emplacement des trous des entretoises. Trous au diamètre M3.
  • Perçage des trous de la barrette centrale d’interconnexion (de couleur blanche sur la photo ci-dessous) assurant la distribution des conducteurs Phase/Neutre/Terre vers les 2 transfos. Trous au diamètre M2.

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Voici une photo du fond de châssis ainsi percé:

Vous remarquez surement les 2 rectangles noirs à côté de chacun des transfos: il s’agit de rectangles de bitume auto-collants de 5mm d’épaisseur destinés à réduire les vibrations du châssis pouvant se transmettre aux cartes Sigma-11.

Ils sont percés pour le passage des vis des entretoises soutenant les cartes Sigma-11.

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Par ailleurs, au lieu de fixer les transformateurs sur le châssis uniquement avec le cercle amortissant fourni d’origine (qui se place entre le transfo et le châssis), nous avons rajouté un 2ème cercle amortissant spécial de chez HERBIE AUDIO LABS afin de réduire encore les vibrations des transformateurs.

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III-3.La face arrière.

La face arrière livrée avec le châssis a une épaisseur de 3mm contrairement aux 1mm annoncés sur le site d’Audiophonics: cela lui donne un aspect cossu, mais rend très difficile le perçage d’un trou rectangulaire pour le connecteur IEC Secteur 230V.

Si j’ai l’habitude et l’équipement nécessaire pour percer les trous circulaires, je souhaitais faire « une belle alimentation » sur le plan esthétique aussi !

j’ai donc finalement décidé de faire fabriquer une plaque arrière sur mesure avec les inscriptions requises pour lui donner un look « professionnel ».

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Pour ce faire, le site de SCHEAFFER est incontournable, si ce n’est le seul d’un aussi bon niveau… Les tarifs sont plutôt élevés mais la réalisation est irréprochable.

Voici donc notre face arrière pas encore soudée pour ce qui est des connecteurs:

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J’attire votre attention sur le trou rectangulaire au centre destiné à accueillir le connecteur secteur IEC: réaliser soi-même une telle découpe n’est pas simple…

Passons en revue cette face arrière, nous y trouvons:

  • les 2 connecteurs de sortie « OUTPUT-R » et «OUTPUT-L » qui délivreront respectivement les 12V et 9V.
  • Les 2 interrupteurs « POWER-R » et « POWER-L » servant à mettre en route chacune des alimentations.
  • Les 2 fusibles « FUSE-R » et « FUSE-L » servant à protéger chacune des alimentations

Vous remarquerez également l’inscription « Based on AMB Laboratories Sigma 11 » indiquant que les cœurs sont des cartes Sigma 11 de chez AMB: hommage amplement mérité !

L’autre inscription « CRAWFORD-ASHLEY Labs », accompagnée d’une licorne, est l’inscription que je mets systématiquement sur mes propres réalisations.

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III-4.L’assemblage intérieur.

Une fois ces phases terminées, il convient d’assembler le tout à l’intérieur du châssis: comparé aux difficultés posées par l’assemblage du châssis lui-même, c’est un jeu d’enfant…

Voici une photo de l’intérieur une fois cet assemblage terminé:

Vous pouvez voir ci-dessus le connecteur IEC fixé, ainsi que les connecteurs de sortie à 4 pins qui sont les mêmes que ceux utilisés sur l’alimentation FARAD-3 citée au début de cet article.

Voici l’alimentation en service, vue de dessus:

Tout le câblage interne est réalisé avec du NEOTECH UP-OCC STDCT Copper.

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Les câbles DC de sortie, c’est-à-dire ceux qui vont jusqu’aux appareils à alimenter, sont des clones des bien connus câbles GHENTAUDIO 4S6G visibles ici: https://www.ghentaudio.com/part/dc-4s6g.html.

Ces câbles DC GHENTAUDIO sont très souvent utilisés avec des alimentations commerciales telles que FARAD-3, Paul HAYNES, etc…

Ils utilisent du câble CANARE 4S6 StarQuad et des fiches DC 2.1mm de haute qualité.

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Nous voici arrivé à la fin de article consacré à la réalisation d’une alimentation DIY de haut niveau: j’espère que cela vous donnera des idées !

 

Article écrit par Nounours – Octobre 2020.