Audiyofan
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 Sujet du message: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 00:29 
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Bonjour,

C'est mon premier post sur Audyofan, étant fraichement arrivé parmi vous. Je voudrai vous présenter un concept d'étage de sortie SE à transformateur sur lequel je réfléchis depuis pas mal de temps pour avoir votre avis sur sa validité.

Le Nemesis de Jean Hiraga a montré que du solid-state + transfo de sortie ça fait de la musique. Mais en single-ended, on se retrouve avec les mêmes problèmes que le SE à tube. Il faut un Transfo avec un entrefer qui limite les performances dans le grave.
Pour éviter l’entrefer il faut annuler le flux dans le noyau en DC. J’ai vu deux méthodes pour cela :
- Ce qu’on fait dans un push-pull : second enroulement primaire avec les courants inversés dans chaque primaire pour annuler le flux ; efficace mais c’est plus du single-ended et il reste la dérive de l’appairage des courants DC.
- Ajouter un enroulement au primaire avec juste un courant DC inversé fixe et indépendant du signal (par exemple la dernière version du Nemesis par Johannet). Marche très bien aussi, mais consomme deux fois plus au repos et se pose toujours le problème de la dérive de l’appairage des courant DC.

Au lieu d’attaquer le problème au primaire en ajoutant un enroulement, pourquoi ne pas annuler le flux en passant par le secondaire ?

Je vous propose cette topologie :

Fichier(s) joint(s):
SE - WO Air gap concept.PNG


Le transfo est un transfo de ratio 1:1. Le courant traversant le primaire n’est plus relié à la masse comme on fait habituellement en single-ended mais il est rebouclé sur le secondaire. Considérons ce qui se passe en DC. Si le transfo passait le DC, on aurait un courant sortant par le haut du secondaire puisqu’il entre par le haut du primaire… Mais comme on injecte le courant en sens inverse par le haut du secondaire, on a annulation. Je suppose que c’est donc le bon sens pour annuler le flux.

Déjà sur ce point crucial, je demande votre avis ! Si ce n’est pas le cas la suite n’aura pas beaucoup d’intérêt.

La condition pour annuler le flux est que le transfo soit de rapport 1:1 sinon la valeur absolue du flux DC généré au primaire n’est pas le même que celui généré par le secondaire et alors on n’a pas annulation. Un ratio unitaire, c’est pas fait pour le tube, on reste uniquement dans le transistor. Dommage ! Par contre, il y a un avantage : le courant dans le primaire est le même que celui dans le secondaire. C’est donc auto équilibré. Bien que… Il reste un petit problème : la résistance DC des enroulements. J’y reviendrai plus tard si l’idée est valide.

Intéressons-nous maintenant au fonctionnement en AC. Le couplage entre l’entrée et la sortie, ce n’est plus du tout pareil que du single-ended classique. On a le transfo qui est un générateur pour la charge mais aussi le courant ramené au secondaire qui va alimenter la charge.
Le circuit se comporte comme ça : sur une alternance positive de I1, on a le courant AC qui entre par le haut du primaire. Le transfo va jouer son rôle et ce même courant AC va sortir par le haut du secondaire. Mais on a aussi I1 qui attaque directement la charge en phase. La charge reçoit donc 2xI1.
En AC, on a donc les caractéristiques suivantes :
- la charge reçoit un swing de courant double du swing de I1 ;
- la tension au primaire est le double de celle au secondaire ;
- l’impédance ramenée au primaire est quatre fois l’impédance de la charge.

Illustration par un relevé en simulation avec I1 = 1Adc + 1Aac, R1=10 ohms :

Fichier(s) joint(s):
SE - WO Air gap concept - mesures.PNG

(V1-Vi est la tension au primaire).

Du point de vue du rendement qu’est- ce que ça donne en classe A : 50%, comme pour un single-ended classique à transfo (courbes du bas).

Exemple d'étage de sortie minimaliste (un seul transistor) utilisant cette topologie :

Fichier(s) joint(s):
SE - WO Air gap concept 2.PNG


Avant de vous présenter plus en détail des schémas minimalistes sur ce principe et les mesures, Pourriez-vous me confirmer que les courants DC sont tels qu’il y a bien annulation du flux dans le noyau ?
Si ce n’est pas le cas, vous aurez eu droit à une jolie fausse bonne idée et moi un joli bizutage pour mon premier topic !!

Jacques.


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 06:38 
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Bonjour Jaques92

Sur notre forum , on aime bien se servir de la rubrique recherche , du coup en regardant, il y a un post que
tu devrais trouver intéressant , c'est celui-ci
surtout qu'il est à tube :mrgreen: :mrgreen:
Bonne lecture
Le schéma pour info :wink:
Fichier(s) joint(s):
Albâtre Eletot.jpg

Pour en discuter , Pascal est l'homme de la situation et Yves07 le maître "coildesigner"
sans oublier érato qui à roulé les TRS

Bonne journée


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Ce qui est pris n'est plus a prendre


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 10:06 
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Bonjour Jacques...

Je suis un peu impliqué, car depuis quelques semaines, je ne parle que de cela. Coincidence ? :mrgreen:

Pour le principe, oui, c'est de la physique et sauf erreur il est bon.

Toutefois, on peut aussi utiliser des enroulements ayant un nombre de tours différent, avec un rapport de courant = inverse du rapport des tours de chaque enroulement respectivement. 8) . On peut même asservir le générateur de courant qui l'alimentera aux variations lentes du courant primaire ! :wink:

Application aux amplis : :shock:

Un transfo à entrefer et un transfo à induction de repos annulée ne sont pas équivalents au plan Audio (tes dessins illustrent bien ce qui se passe. Le transfo à entrefer bien dimensionné est une solution correcte mais moins 'rentable'.

Attention : les variations de µ engendrent des distorsions. (Cf analyses de Crowhurst tub18 et VanDerVeen tub18 )
On peut essayer d'en tenir compte dans la conception du l'ampli.

Les Audiophiles préfèrent souvent le SE....avec entrefer. Illusion ou réalité ? :?:

D'autres - pas moins audiophiles, préfèrent le PP qui outre l'annulation du champ au repos apporte aussi une annulation des harmoniques paires générées par les branches d'amplification symétriques du PP. Mais çà ne résout pas tout non plus ! :?: :?:

Mes mesures récentes sur prototype m'ont montré que la disto aux basses fréquences et faible niveau est minimum lorsque l'induction au repos est minimum....mais ce ne sont que des mesures....

Pour ton schéma, un tite simu s'impose - ou une maquette bien sur. Mais si j'ai bien vu, les flux s'ajoutent (sauf si les points des enroulements sont mis au hasard) tub17

Ici on aime bien LTSPICE !

A plus

PB


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 11:13 
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bonjour jacques est bienvenue à toi.

quelques remarques:

la tension génerée par le courant circulant dans tes enroulements est très faible.

j'ai perso opté pour la solution d'un condo de sortie pour éliminer cette tension.
yves ma fait la remarque que l'on pouvait se passer de ce condo.

j'ai essayé et au début j'ai pas été satisfait mais depuis quelques temps et passé quelques évolutions, l'usage d'un condo pour supprimer la tension de décalage me semble de plus en plus discutable.

donc est-ce que un transfo est bien utile ? j'ai pas vraiment de réponse à la question.. à moins de faire ton montage..mais mes meilleurs résultats ont été avec un montage purement suiveur (on doit dans ce cas pouvoir remplacer le transistor par un cluster de tube type pl509 ou type tube de regulation).

le gros probème c'est aussi le calcul de ton tranfo et son comportement au basses fréquences avec le reste de ton montage

hervé.


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 12:16 
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Bonjour Pascal,

Je viens de lire le fil évoqué par totof. Effectivement le même objectif est poursuivi. Pure coïncidence ? en fait oui. J'en suis venu à me reposer la question du SE et des transfos à entrefer parce que je réalise un SE hybride tube / transistor qui en utilise un et dont la CR est proche de la topologie présentée à quelques manip près.

Pour la topologie avec laquelle je suis en train de jouer, on ne peut pas choisir autre chose qu'un rapport 1:1 parce que le courant parcourant les deux enroulement est le même, par construction. Mais j'avoue qu'un transfo 1:1 me plait pas mal du tout finalement, notamment pour une construction DIY en bifilaire sans prise de tête.

Je vais lire le doc sur les distos basses fréquences dans le transfo. :wink:

"Les Audiophiles préfèrent souvent le SE....avec entrefer. Illusion ou réalité ? :?:"

Peut-être le problème de la disto de croisement des transfos au passage à zéro ?

Pour ton schéma, un tite simu s'impose - ou une maquette bien sur. Mais si j'ai bien vu, les flux s'ajoutent (sauf si les points des enroulements sont mis au hasard)

En fait si on inverse les points de connexion sur le secondaire ça ne fonctionne plus du tout parce que le courant AC direct de la source de courant et le courant AC en sortie de transfo s'annule et il n'y a plus rien à la sortie ! C'est pourquoi je voudrai être certain que le flux est bien annulé comme c'est câblé. Tu as un avis sur cette question ? Y a t-il un moyen simple pour vérifier l'annulation du flux d'un transfo ?

Ici on aime bien LTSPICE !
J'utilise Microcap 9 depuis longtemps. Les habitudes sont prise...
Je vais montrer des mesures au simulteur et des mesures sur prototype. J'ai commandé des transfo d'alim 230/230 pour commencer à jouer. En attendant, on simule :)


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 12:34 
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Bonjour Hervé,

hervediy a écrit:
j'ai essayé et au début j'ai pas été satisfait mais depuis quelques temps et passé quelques évolutions, l'usage d'un condo pour supprimer la tension de décalage me semble de plus en plus discutable.

De toute façon je m'interdis tout condo en sortie (sur ce projet).

hervediy a écrit:
donc est-ce que un transfo est bien utile ? j'ai pas vraiment de réponse à la question.. à moins de faire ton montage..mais mes meilleurs résultats ont été avec un montage purement suiveur (on doit dans ce cas pouvoir remplacer le transistor par un cluster de tube type pl509 ou type tube de regulation)

Sans transfo et sans condo, il faut deux branches en SE comme en PP ou une alimentation symétrique. L'objectif initial est de faire un étage de sortie minimaliste à transistor + transfo sans les inconvénients de l'entrefer : mono transistor, alimentation unipolaire.

Jacques.


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 13:12 
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Reb'
Non, ainsi monté les flux s'ajoutent. C'est la difficulté de l'exercice qui conduit forcément a utiliser une ccs...sauf si le courant est très faible et que l'on reste dans la zone linéaire du transfo (daigramme de saturation ou d'Hystérésis).
Ainsi monté le Mosfet est en charge répartie. les modulations s'ajoutent, le flux au repos aussi.
PB


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 16:00 
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Merci pour ton retour Pascal.

Il faut donc comprendre que pour annuler le flux induit par le courant entrant en haut du primaire il faut avoir un courant forcé sortant en haut du secondaire alors que dans mon montage le courant forcé est entrant ?

Effectivement dans ce cas, je peux ranger ce montage dans ma longue liste des mauvaises idées. tub20


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Sam 01 Juil 2017, 16:32 
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Bah, se servir d'un enroulement pour annuler le flux, c'est pas plus bête que de mettre un entrefer pour 'réguler'.
C'est juste un peu moins écolo !

PB


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Dim 02 Juil 2017, 09:35 
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Bonjour à tous,

Sur le schéma proposé par jacques, ne faudrait-il pas ajouter un condensateur entre la source du MOS-fet et la masse ? Sans ce condensateur, les flux continus s'annulent bien dans le transfo, mais il me semble que les flux alternatifs s'annulent aussi ?

Amicalement. Jean-Marc


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Dim 02 Juil 2017, 11:35 
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Reb'

Alors j'ai du mal voir ! :shock: J'ai pourtant fait une simu SPICE (rapide) qui confirme que les inductions s'ajoutent (cf les . qui orientent les enroulements sur le schéma). :?:

Pour obtenir l'annulation, il faudrait inverser le sens du secondaire. Mettre une capa permettrait alors effectivement de supprimer l'effet de CR qui réduirait le signal, mais comme celle ci devra court-circuiter le secondaire en AC, le signal en sortie (et au primaire aussi d'ailleurs) sera tout simplement annulé...! tub17


PB


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Dim 02 Juil 2017, 17:46 
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Bonjour,

Je confirme qu'à la simulation du circuit en l'état, une inversion de la polarité au secondaire annule complètement le signal. Une manière finalement de démontrer que c'était le bon branchement pour annuler le flux en DC.

J'ai fini par me convaincre qu'il faut bien une CCS quelque part... Au primaire, au secondaire, ou sur un troisième enroulement, le résultat sera le même. Évidemment, adieu la belle simplicité du SE. Un troisième enroulement offre la possibilité d'utiliser un transfo PP classique...

Jacques.


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Lun 03 Juil 2017, 07:19 
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Bonjour à tous,

pour faire du SE avec une CCS, il n'y a pas besoin de transfo de sortie : 1 transistor en SE, une CCs dans le drain ou le collecteur, et une alim symétrique......

Amicalement. Jean-Marc


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Lun 03 Juil 2017, 08:34 
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Bonjour,
Tout à fait ! C'est pourquoi pour du transistor, un transfo c'est bien quand on gagne sur un ou deux tableaux (alim symétrique et/ou CCS). Sinon c'est moins intéressant. Toutefois, indépendamment de ces considérations de simplicité, on peut aussi trouver un intérêt subjectif aux sorties à transformateur. J'ai essayé une fois un PP de MOS en HT + transfo d'alim. Le son était vraiment sympa.
Jacques


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 Sujet du message: Re: Du single-ended minimaliste sans entrefer : illusoire ?
MessagePosté: Mar 04 Juil 2017, 13:55 
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Bonjour,
J'ai abandonné l'idée initiale et ai regardé différentes méthodes pour annuler le flux avec un troisième enroulement dans un contexte d'ampli casque pouvant sortir au moins 100mA dans une charge de 32 ohms, ce qui correspond à peu près au besoin pour driver mon casque planar.

Avec une simple résistance entre la masse et l'enroulement en série avec l'alim ca fonctionne. Dans ce cas le courant n'est pas fixe (le transfo module le courant car la résistance est alors une charge de sortie) ce qui sollicite un peu plus l'alim mais pas trop (25% de plus environ).
Le problème c'est qu'il n'y a pas de suivi entre le courant dans la résistance et le courant dans le SE qui va forcément bouger avec la température et le vieillissement.

Avec un source de courant très simple constituant un passe-bas du courant du SE, ça marche bien. On a un tracking du courant dans le SE. Par contre on a aussi une résonance à constante de temps longue (semble pas très gênant une fois la stabilisation obtenue).

Schéma de l'ampli (transfo 1:1:1 constitué de deux transfos pour la simulation) :
Fichier(s) joint(s):
SE wo Airgap - Headwize amp V1-2.PNG


Simulation :
- courbe du haut : transfert E/S
- courbe du bas : courant dans chaque branche.
Fichier(s) joint(s):
SE wo Airgap - Headwize amp V1-2 - transcient.PNG


Distorsion avec un transfo idéal : 0.03% pour 1V en entrée, stable sur toute la bande audio.

Jacques.


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