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Alimentation phantom 001
Dernière mise à jour : 13/06/2010Présentation
L'alimentation décrite ici permet de fournir une tension de 48 V sous un courant maximal de 200 mA, ce qui suffit amplement pour alimenter huit microphones électrostatiques simultanement. Ce circuit est basé sur l'emploi d'un régulateur intégré de type LM317, précédé par un étage de prérégulation axé sur un transistor darlington de type TIP122. Une autre alimentation Phantom 48 V, basée sur l'emploi d'un régulateur de tension "haute tension" de type TL783, est présentée à la page Alimentation Phantom 002.
La régulation en charge est bonne et la rejection de l'ondulation résiduelle est largement suffisante pour ne pas générer de ronflette audible. Les composants utilisés sont courants et facilement approvisionnables. Deux circuits sont proposés :
- Schéma 001 - version pour quatre microphones
- Schéma 001b - version pour huit microphones
D'autres façons de produire un 48 V, à partir d'une tension alternative ou continue, sont décrites à la page Alimentations phantom.
Remarque importante
Vous ne pouvez pas raccorder une alimentation phantom (ni celle décrite ici, ni une autre) directement entre un microphone electrostatique et l'entrée d'un préampli, sans autre forme de procès. Vous devez impérativement cabler entre l'alimentation et le préampli, une paire de condensateurs ou un transformateur afin d'empêcher le 48V de parvenir au préampli (sinon, risque de destruction de l'étage d'entrée). Pour de plus amples informations, merci de vous reporter à la page Alimentation Phantom, que je vous invite à lire au préalable si vous ne savez pas encore de quoi il s'agit exactement.Schéma 001 - Version pour quatre microphones
Le
schéma peut sembler complexe à première vue, mais
finalement, en y regardant de plus près, et en lisant les
quelques lignes qui suivent, vous vous rendrez compte que cette
complexité n'est que relative, et que le schéma complet
peut être décomposé très facilement en
plusieurs sous-ensembles très simples à comprendre. La
présence d'un typon tout prêt devrait même vous
convaincre de la simplicité de la chose ;-).
Transformateur
Le choix du transformateur est un poil délicat. L'idéal serait d'en trouver un de 2 * 20V, afin d'avoir une tension de l'ordre de 55V après redressement (pour savoir comment calculer la tension secondaire nécessaire, merci de vous reporter à la page Bases - Alimentation secteur). Mais les valeurs les plus répendues sont 2 * 18V et 2 * 24V. 36V est trop juste, car la tension après redressement serait d'environ 48V, ce qui ne laisse plus aucune marge pour la régulation. Un secondaire de 48V donne une tension de plus de 60V, ce qui offre une marge largement suffisante pour la régulation, mais peut occasionner un peu trop de dégagement de chaleur due à la différence de potentiel entre entrée et sortie régulation. C'est néanmoins le choix qui est fait ici, et nous aurons recours à une petite astuce pour que les choses se passent bien. Vous pourrez donc utiliser un transformateur 230V/48V (2x24V), ou un transformateur 230V/24V suivi d'un doubleur de tension à diodes (il faudra alors suprimer les diodes D1 à D4 qui ne seront plus utiles).Redressement
Il est confié à un quadruplet de diodes classiques et bien connues, les fameuses 1N4007 (D1 à D4). Chaque diodes se voit affublée d'un condensateur en parallèle (C1 à C4) afin d'atténuer leurs bruits de commutation. Pour ceux qui découvrent ce type de montage, le pont de diodes permet de redresser les deux alternances négatives et positives de la tension alternative qui provient du secondaire du transformateur d'alimentation, secondaire qui devra être raccordé ici aux points J1 et J2. La tension obtenue en sortie du pont de diodes n'est pas encore continue, mais elle ne contient plus que des alternances positives (les alternances négatives ont été "retournées"). Toutes ces alternances positives (qui se reproduisent à un rythme de 100 fois par secondes) doivent ensuite être filtrées afin d'avoir une tension qui soit plus proche du continu. C'est le rôle du...Filtrage principal
Ce filtrage, destiné à lisser les alternances (toutes positives donc) est confié aux condensateurs C5 et C5' de 1000 uF (deux condensateurs de 1000 uF ou un seul de 2200 uF si vous en trouvez un qui tienne sur l'emplacement d'un seul). La valeur de ce condensateur [C5+C5'] est suffisante pour assurer un bon filtrage même si en sortie un courant de 100 mA "seulement" est requis. Notez la tension de service élevée de ce composant. 100V n'est pas trop, sachant que la valeur immédiatement en-dessous est 63V, et que 63V serait un peu juste. En ce point en effet, on peut trouver une tension comprise entre 60V et 70V, si la tension au secondaire du transformateur est de 48V (2 * 24V).Régulation
La régulation principale est assurée par un régulateur intégré de type LM317. Si vous réalisez vous-même le circuit imprimé, veillez à ce que les résistances R2 et R3 soient positionnées au plus proche du régulateur LM317. La tension qui arrive sur l'entrée du régulateur est réduite grâce au transistor Q1, un darlington TIP122 (ou un BDX33C, les deux ont été testés), placé en amont. Le LM317 accepte en effet une tension maximale de 37V entre son entrée et sa sortie, et une tension maximale de 70V entre son entrée et la masse. Ce transistor additionnel assure une pré-régulation afin de fournir au LM317, une tension voisine de 54V, afin d'éviter sa potentielle destruction. La tension de 54V est déterminée par les deux diodes zener de 27V placées en série dans le circuit de base du transistor Q1. Il est possible d'opter pour une version "haute tension" du LM317, référencée LM317HVT, mais cela n'est pas obligatoire si la tension d'entrée n'excède pas 70V. Cette topologie n'est pas nouvelle, je ne l'ai pas inventée, et elle est utilisée dans des équipements professionnels. Certains concepteurs préfèrent utiliser des régulateurs intégrés spéciaux "haute tension", comme le TL783 qui peut "monter" à 125V ou le MC1466 qui permet d'aller jusqu'à 250V, voire du tout transistor, ce sont des choix également possibles (il faut savoir qu'en règle générale, les régulateurs intégrés n'ont pas la faveur de tous quand il s'agit de travailler avec des tensions supérieures à 35V). Notez aussi qu'il serait tout à fait possible de réaliser deux alimentations régulées de 24V, qui ne posent donc pas de problème de "haute tension", mises en série pour obtenir 48V. Il est aussi possible d'utiliser un régulateur 24V de type LM7824 dans lequel est insérée une diode zener de 24V entre broche de masse et masse réelle, comme expliqué à la page Alimentation simple 001. Il est vrai que ces deux dernières approches, bien que techniquement viables, font "bizarre" et peu "professionnelles". Mais n'aurions-nous pas le droit, en tant que parfaits amateurs, de prendre parfois certaines libertés ?Distribution
La distribution du 48V ne pose aucune difficulté, vous pouvez simplement vous "repiquer" entre les bornes J3 et J4. Le réseau RC et les deux résistances de 6K81 (par exemple R6/C9/R7/R8) font généralement partie de la section préamplification, et vous ne devriez normalement pas les rajouter ici. J'ai cependant prévu un emplacement pour ces composant sur le circuit imprimé de cette alimentation 48V. On ne sait jamais, des fois que vous prendrait l'envie d'ajouter une alimentation phantom à un montage qui n'était pas prévu pour... Dans ce cas, n'oubliez pas de visiter la page d'explication générale de l'alimentation phantom, qui présente le minimum nécessaire à savoir pour un tel ajout.Prototype schéma 001 (version quatre microphones)
Réalisé sur une plaque d'expérimentation bakélite à bandes de cuivre prépercées.
Tension de sortie mesurée : +48,4V (s'attendre à une valeur comprise entre 47V et 49V sur d'autres réalisations). Testé avec mes microphones TLM103 et C414, ça fonctionne bien. Le transfo arrivait à chauffer un peu, mais vu sa petite taille et sa capacité en courant, rien de bien surprenant (modèle 1 VA). Il m'aurait en effet fallu un modèle 48 V / 6 VA mais je n'en avais pas sous la main.
Circuit imprimé 001 - Version pour 4 microphones
Voici un exemple d'implantation des composants électroniques.
Typon aux formats PDF et BMP 600 dpi
Radiateur sur les TO220 ?
Faut-il mettre un radiateur sur Q1 (TIP122 ou BDX33C) et sur U1 (LM317) ? Si vous comptez relier huit microphones en même temps, oui, vous pouvez mettre un petit radiateur, car ça commence à tiédir un peu. Mais attention, les semelles des deux composants doivent être isolées, ce qui impose l'emploi d'une petite plaquette mica pour au moins un des deux composants (de préférence sur celui qui chauffe le moins), afin de l'isoler électriquement de l'autre. L'emploi d'un seul radiateur est ici de mise, car l'espacement entre les deux composants ne permet pas de mettre deux radiateurs séparés.Schéma 001b - Version pour 8 microphones
Même schéma que précédement, mais avec 8 cellules de découplage au lieu de 4, pour alimenter séparement 8 microphones. Le circuit de régulation en lui-même reste inchangé.
Circuit imprimé 001b - Version pour 8 microphones
Même style que précédement, avec légère redistribution des cartes pour disposer d'une implantation assez cohérente.
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Application pratique
Vous disposez d'une console de mélange 12 ou 24 voies sur laquelle l'embrayage de l'alimentation phantom est globale pour toutes les entrées, et vous ne pouvez donc pas l'enclancher sur quelques voies seulement. La réalisation décrite ici permet de fournir l'alimentation phantom à un ou plusieurs microphones sans avoir à activer celle de la console. Mais comment câbler votre installation ? Les schémas de câblage qui suivent rappellent en gros l'étage d'entrée de votre console, selon que l'entrée est symétrisée de façon électronique ou avec transfo BF (n'y sont pas représentés les éventuels inverseurs de phase ni pad d'atténuation).
Dans le schéma de gauche, la tension continue est envoyée au microphone via les deux résistances R2 et R3, sur les deux bornes signal 2 et 3 de la XLR.Cette même tension continue est bloquée vers la droite par les deux condensateurs C2 et C3, là où se situe la partie préamplification proprement dite. Dans le schéma de droite, la tension continue de l'alimentation Phantom est bloquée par le transformateur d'entrée. Dans les deux cas de figure, on retrouve notre cellule RC (R1 + C1) et les deux résistances de 6,81 kO. Ces quatre composants sont déjà présents dans notre réalisation, il n'y a donc pas besoin de les rajouter ensuite. Comme il vaut mieux vaut éviter que l'alimentation phantom externe ne retourne dans la section régulation alimentation phantom de la console, il faut ajouter des condensateurs de liaison au nouveau câblage, conformément au schéma suivant :
On pourrait se dire que les condensateurs ajoutés ne sont pas utiles pour une entrée de console symétrisée par transfo BF, mais il ne faut pas oublier la présence de l'électronique en place pour l'alim phantom dans la console elle-même... Le choix des condensateurs de liaison est toujours sujet à discussion, vous pouvez vous contentez de condensateurs classiques chimiques polarisés, de modèles non polarisés (plus cher), dans les gammes standard ou "haut de gamme".