mercredi 22 février 2012

Module The Régulator

Bonjour amis audiophile

Avec cet article, je vous présente un module dédié The RégulatorCe module est une alimentation régulée compacte et réglable afin d'alimenter à basse impédance le filament cathode d'une triode de puissance de type 300B.

C'est un élément indispensable je pense pour tout ceux qui souhaitent obtenir un fonctionnement sans bruit.


Avant propos

Mélomane, passionné et perfectionniste je n'envisage pour alimenter mes montages à base de tubes et de triodes de puissance que le continu régulé à basse impédance. En effet, outre d'excellentes performances objective et subjective c'est le seul moyen d'obtenir un fonctionnement sans aucun bruits. 

Certes, le mode alternatif existe, c'est d'ailleurs la façon la plus économique et la plus répandue dans les appareils vintages et même quelques contemporain. Probablement, parce que certains concepteurs pensent que c'est plus musical. Personnellement, ce n'est pas ce que je ressens quand je la compare à une configuration DC bien réalisée. Dans l'absolu je ne suis pas contre mais voilà cette méthode ne nous affranchis pas non plus des variations secteur et d'un bruit de fond plus ou moins prononcé communément appelé : humm.

L'alimentation du filament cathode d'une triode à chauffage direct (DHT) et bien trop souvent négligé alors que c'est un point essentiel qu'il ne faut surtout pas sous estimer !

Objectif & description

Avec ce module mon objectif principal est d'offrir un moyen simple, compact et efficace pour alimenter dans de bonnes conditions le filament cathode d'une triode de puissance comme la 300B. On pourra également l'utiliser pour alimenter tout autres types de filaments comme par exemple ceux des pilotes ou encore des tubes préamplificateurs d'entrées.



Ce module est complet il intègre le redressement, le lissage, la régulation et un découplage spécifique afin d'alimenter à basse impédance le filament cathode de notre triode de puissance. Vous constaterez également que l'encombrement total est vraiment très réduit et qu'il dispose de deux borniers pour un raccordement facile. Les dimensions du pcb font 100 x 30. Une fois assemblé ce module pourra très facilement s'intégrer dans une réalisation personnelle ou améliorer un appareil qui n'en dispose pas.

Etat des lieux des solutions

La plus mauvaises des solutions et malheureusement la plus répandue aussi pour alimenter un filament cathode et de loin le continu redressé filtré ! C'est également pour bons nombre d'audiophiles et moi-même la moins musicale et de loin ! Prenez note aussi que cette solution suivra les variations du secteur. Ci-dessous une simulation assez parlante !

Simulation de la forme d'onde tension in/out redressé filtré

Une bonne alternative et de se dire que l'on vas utiliser un régulateur dédié pouvant bien sûr supporter le courant consommé et nous affranchir des inévitables variations secteurs ! Oui bien sûr à condition que cela soit correctement pensé et réalisé pour l'objectif, à savoir alimenter le filament cathode d'une triode.

Malheureusement ce n'est pas souvent le cas, soit parce que cela est très mal dimensionné, soit parce que cela n'est pas correctement pensé pour l'objectif ou pire les deux ! 

La solution que j'ai retenue pour réaliser ce module et simple elle mets en oeuvre un régulateur dédié de type LDO (Low Drop Out) 1,5A ou 3A en mode ajustable. A l'examen du schéma et au delà du dimensionnement correct des éléments, le composants qui fait office de découplage et une résistance de faible valeur insérée entre la sortie du régulateur et le condensateur Ballast (Rx). Ainsi implémentée la sortie du régulateur devient résistive et isolée de la charge. Ce sont donc le/les condensateurs ballasts qui suivent et eux seuls qui alimentent à basse impédance la charge. Ce simple arrangement procure de très bons résultats ! il y en d'autres bien sûr, je vous les décris plus loin. Le module peut-être utilisé tel quel pour chauffer un filament cathode, toutefois pour de meilleur performances je suggère de raccorder un second condensateurs ballast de 4'700uF au plus près de la charge !

Schéma général module T Reg

Schéma du module T Reg avec Soft Start

Notez qu'il vous est possible avec l'aide d'un seul transistor type BC557, d'une résistance et d'un condensateur supplémentaire d'appliquer au module un soft Start à l'enclenchement ! Voir schéma ci-dessus.

Autre solution plus évoluée, plus complexe et terriblement efficace et d'employer un régulateur à la Rod Coleman avec un gyrator à une extrémité et un puit à courant constant à l'autre extrémité ! J'ai essayé, rien à dire c'est une excellente solution, c'est très bien pensé pour le chauffage d'un filament cathode ! Note : pensez à l'encombrement du radiateur !

Vous trouverez des explications supplémentaires dans deux articles très intéressants sur le blogg de Bartola valves qui les utilises. DHT Filament regulator & Why filament regulator in DHT.

Schéma général Régulateur Rod Coleman

La dernière solution que je proposerais et tout aussi efficace elle est utilisée par Francis Ibre sur son SE845. Ce circuit est par ailleurs très bien décrit dans son livre : bien entendu Itinéraire d'un audiophileVous pourrez sans autre trouver des infos supplémentaires par l'intermédiaire du forum Elektor et d'un fil dédié.

Schéma général Régulateur Francis Ibre

Dimensionnement du transformateurs

Lorsque qu'un transformateur est suivi de diodes et de condensateurs il fourni un courant efficace qui est de l'ordre de 2 à 3 fois le courant continu consommé. La forme d'onde du courant est une suite de pics intenses et très brefs. Ces pics seront d'autant plus importants que la valeur du condensateur de lissage et le courant consommé seront élevé !

On se doit donc de dimensionner correctement les enroulements en fonction du courant qu'ils auront à fournir. Ci-dessous une simulation démonstrative et conforme a ce que nous indique les célèbres abaques de Shade. Notez le pic à 13A et ensuite la valeurs moyennes de ses derniers. 

Simulation de la forme d'onde du courant de redressement.

En considérant que le module T_Rég soit utilisé pour alimenter une triode de puissance comme une 300B Standard sous 5V/1,2A voici un exemple pour un dimensionnement correct de votre enroulement ! Au préalable nous admettrons pour le calcul que le module T_Reg dispose d’une résistance Rx de 0,33R !

Du point de vue de la charge nous devrions donc avoir : 5Vdc en sortie + (1,2A x 0,33R) = 0.4V + (drop out = 1,5Vdc) + (2 x Vf diodes = 1.8Vdc) = 8.7Vdc qui serait la tension minimum d’entrée que notre régulateur devrais avoir pour alimenter correctement notre 300B ! Et cela correspond à une tension alternative d’entrée de 6.15Vac. En théorie et sur le papier ce sont les conditions minimale pour un fonctionnement correct !

Toutefois dans la pratique, il faut disposer et s’aménager une petite marge et tenir compte d’un autre paramètre important ! Les fluctuations du secteur !

On pourra s’offrir une marge plus ou moins grande selon la valeur de la résistance Rx implémentée, du niveau de dissipation et donc du dimensionnement du radiateur du régulateur ainsi que du niveau des variations. Personnellement, j’habite en suisse ou le secteur est très correct, je dimensionne généralement mon enroulement à 7Vac/4A !

Ci-dessous 2 modules sont implémentés dans le 300B Officina


Pour ceux qui le souhaitent, le module T_Rég pourrait être disponible sous forme de kit avec un manuel d'assemblage ainsi qu'une petite vidéo démo sur ma chaîne Youtube. il vous suffit de me contacter




Diodes double

En ce qui concerne les diodes utilisées et implémentées sur le module, j'ai utilisé une référence complémentaire de chez MOSPEC Semiconductor. J'ai d'emblée souhaité utiliser des modèles facilement disponibles comme la série U16C20A qui est une double anode et la U16C20C qui est une diode double cathode. Datasheet. Ces dernières ne sont pas des modèles Schottky et donc leurs Vf est de l'ordre de 0,9Vdc. Il faudra en tenir compte dans le calcul et le dimensionnement de votre enroulement. 




Vous pouvez télécharger le flyer du module




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