Ampli Super 30W Classe A Hiraga

15 septembre 2022

Qui s'intéresse un peu sérieusement à la HI-FI à entendu parler de Jean HIRAGA et de ses réalisations.
J'en ai réalisé un certain nombre qui ont fait l'objet d'une description sur ce site.

Construisant une nouvelle enceinte multi-voies je me suis dit qu'il me fallait un ampli pour la voie grave.
Acheter un ampli tout fait, oui, pourquoi pas, mais les appareils de bonne qualité valent souvent très chers à quelques exceptions près.
En furetant sur le Web je suis tombé sur une réalisation à base du circuit intégré LM3886 qui possède une bonne notoriété et je me suis dit que ce petit ampli pourrait faire l'affaire en attendant quelque chose de plus élaboré !

Bien fait, bien construit, il sera attribué à la voie grave de l'enceinte en cours d'élaboration.

Mais cette voie est la troisième voie de l'enceinte citée ci-dessus ! Il y a une 4ème voie destinée à l'extrême grave et c'est pour cette raison que je me suis tourné vers l'amplificateur appelé Super 3W Classe A Hiraga.
Beaucoup d'amateurs ont construit cet ampli et j'en ai dépanné un il y a quelques années. Cet ampli m'avait fait une très forte impression sur tous les registres et notamment par sa fantastique tenue du grave.

Un message d'un de mes camarades de jeux audio sur le site de Mélaudia a récemment attiré mon attention sur cet amplificateur au sujet duquel il ne tarit pas d'éloges considérant qu'il est l'un des meilleurs qui soit.

Un point en particulier qui m'a décidé de me lancer dans sa réalisation est une astuce technique concernant l'alimentation.

Traditionnellement, une amplificateur sérieux ne néglige pas son alimentation et on voit couramment un schéma de ce type :

Une alimentation symétrique montrant un transformateur suivi d'un pont de diodes alimentant un premier condensateur puis d'une résistance pour finir par un (ou plusieurs) gros condensateurs.

Le schéma retenu ici est plus simple !

Ici, la résistance intermédiaire a été supprimée considérant qu'elle agit comme un frein aux appels de courant.

Le schéma retenu sera alors celui-ci :

La charge des condensateurs n'étant plus freinée il convient d'ajouter un dispositif dit "SoftStart" qui, comme son nom l'indique, consiste à freiner pendant un temps très court (environ 1 seconde) le courant de charge des condensateurs au moyen d'une résistance. Passé ce délai, il n'y a plus de frein à la charge des condensateurs.

Je veux faire les choses correctement, tant qu'à faire, mais je vais essayer de trouver un maximum de circuit tout fait et je vais donc me tourner vers JimsAudio qui propose un kit d'excellente qualité.

Les composants et les circuits imprimés sont de bonne qualité, mais il ne faut pas oublier de commander en même temps les transistors de puissance qui ne font pas partie du kit et qui ressemblent à ceux-ci :

A noter que ceux montrés sur l'image ne sont pas exactement ceux fournis par Jims Audio. Ici, il s'agit de la paire 2SA1943 & 2SC5200 qui sont des remplaçant éventuels. Ceux du kit sont des MJE4281A & MJE4302A.

Schéma de l'ampli :

Les PCB (circuits imprimés) sont superbes :

Sérigraphie impeccable, trous métallisés, ça se présente bien.

Une fois câblé, ça devrait donner quelque chose comme ça :

Outre les condensateurs, je dois trouver un SoftStart et un dispositif de protection et de temporisation pour les haut-parleurs.
Je trouve ces modules chez le fournisseur bien connu dont le nom commence comme le mien...

Il va falloir mettre tout ça en coffret !
Après pas mal d'hésitations j'arrête mon choix sur un coffret 3U de 300 mm de profondeur équipés de radiateurs.
Une hauteur de 4U pouvait accueillir des condensateurs de 100000 µF, Mais je le trouvais trop imposant surtout en version 400 mm de profondeur. Ce dernier possédait deux radiateurs, un de chaque coté, eux-mêmes montés 2 par 2, ce qui m'ennuyait car imaginant le montage des 2 gros transistors de sortie à cheval sur ces radiateurs, un transistor sur l'un des radiateurs, l'autre sur l'autre radiateur. Quleque part, je me demandais si thermiquement ça ne pouvait pas poser de problème. (Problème infondé certainement...)
La hauteur de 3U limitait le choix des condensateurs au 68000 µF - 25V. La largeur interne du coffret permettait d'en caser 6, ce qui donne une capacité de filtrage de 408000 µF.
Deux transformateurs sont commandés chez le fabricant Polonais Toroidiy. 120 VA chacun et un seul enroulement de 17V, tension retenue en fonction de la tension de service des condensateurs de la marque EPCOS.

Le condensateur présenté ci-dessus est marqué 100000µF-40V. Ceux que j'ai choisi sont des 68000µF-25V, leurs apparences sont identiques, mais comme je n'ai pas trouvé d'autres images...

J'ai donc maintenant une bonne idée de ce que je vais installer dans le boitier.
Comme je maitrise très correctement Word, j'utilise la fonction dessin pour la conception d'ensemble. Le dessin est fait à l'échelle 1/2 et tous les composants sont ramenés à cette échelle également ce qui me permet d'avoir une bonne idée de l'agencement interne. Ce logiciel est fantastique puisqu'il permet des dessins avec une précision du 1/10 ème de mm !
Je dessine donc ça :

Pendant un bon moment j'ai envisagé de mettre les transformateurs à l'extérieur du coffret boulonnés sur la face arrière. Ils auraient alors été enfermés dans un boitier. J'ai eu un peu peur de penser qu'ils auraient alors pu chauffer et se dégrader à termes.
J'aurais également pu les mettre à plat à l'intérieur mais la place manquait.
Finalement je les ait boulonnés à l'intérieur sur la façade arrière.
Les ponts redresseurs ont été fixés sur les radiateurs comme les transistors de puissance (qui n'apparaissent pas sur mon dessin)

La réalisation :

Ma réalisation de l'ampli Super 30W Classe A Hiraga

En bas et à droite, devant le transformateur, 2 résistances (vertes) sont connectées sur la sortie du transfo. Elles prélèvent une tension alternative pour alimenter le module de protection visible au milieu du coffret. (En cours d'expérimentation au moment de la photo, l'installation de ces résistances sera revue)
A noter, le regroupement de toutes les masses sur le point central de l'alimentation (grande barre d'aluminium parallèle à la façade) qui garanti un silence de fonctionnement parfait et ce, malgré la connexion des entrées par de simples fils torsadés.

Sur la façade, outre le Switch de marche/arrêt, j'ai ramené les diodes de fonctionnement des modules de protection et de Softstart auxquelles j'ai ajouté une diode sur chacun des rails d'alimentation. Ca fait un peu sapin de Noël, mais j'aime bien...
Pas de photo de cette façade pour l'instant car j'ai utilisé des diodes 3 mm qui ont un rendement incroyable malgré le très faible courant les traversant. Leur luminosité est telle que je n'arrive pas à prendre une photo correcte, mais ça viendra.

Ecoute
J'ai donc connecté cet ampli sur la sortie extrême grave de mon système (l'enceinte Jalucine 24) dont le HP est un SEAS de 22 cm monté en clos dans un volume d'environ 40 dm3. Il est coupé à 75 Hz en 6dB/octave.
Je peux monter le niveau de manière déraisonnable (mon canapé tremble) sans que l'ensemble ne s'écroule. Je pense que la structure de l'alimentation retenue montre sa qualité. C'est excellent.

Un point ennuyeux tout de même. C'est un ampli en Classe A et par conséquent, il chauffe beaucoup et au bout d'une heure d'écoute on ne peut laisser la main sur les radiateurs. C'est normal, mais la consommation électrique doit faire peur surtout en ce moment...
Je vais donc, dès que possible, diminuer la valeur des résistances (R8 et R9 sur le schéma) qui règlent le courant de repos.

A suivre