L’amplificateur audio basé sur le circuit hybride STK4050 est une solution robuste et éprouvée pour les applications nécessitant une puissance élevée, une bonne fidélité sonore et une excellente stabilité thermique. Très utilisé dans les amplificateurs Hi-Fi domestiques et les systèmes de sonorisation, le STK4050 permet de réaliser un montage relativement simple tout en délivrant une puissance importante sur des charges standards de 8 ohms. Le schéma présenté illustre une configuration classique, intégrant l’étage d’amplification, les circuits de polarisation, la protection et l’alimentation symétrique.
Présentation du circuit intégré STK4050
Le STK4050 est un module amplificateur audio hybride conçu par Sanyo. Il regroupe dans un boîtier unique l’ensemble des transistors de puissance, des étages de pré-amplification et des circuits de polarisation nécessaires au fonctionnement d’un amplificateur audio linéaire. Selon la version utilisée, STK4050, STK4050II ou STK4050V, la puissance de sortie peut atteindre environ 200 watts RMS sous une charge de 8 ohms, avec une tension d’alimentation typique de ±50 volts continus. Le rendement et la distorsion harmonique totale restent compatibles avec une utilisation Hi-Fi, la THD pouvant descendre sous 0,08 pourcent à puissance nominale.
Analyse de l’entrée audio et du prétraitement du signal
L’entrée audio du montage est protégée et conditionnée par plusieurs composants passifs. Une résistance de 1 kilo-ohm placée en série avec le signal limite les courants parasites et protège l’entrée du circuit intégré. Un condensateur de 4,7 microfarads assure le découplage continu et empêche toute composante DC provenant de la source audio d’atteindre l’amplificateur. La résistance de 56 kilo-ohms reliée à la masse définit l’impédance d’entrée globale du montage, garantissant une compatibilité avec la majorité des préamplificateurs et sources audio domestiques.
Ce réseau d’entrée contribue à la stabilité du signal et limite les bruits indésirables, en particulier les ronflements basse fréquence et les interférences haute fréquence provenant des câbles audio.
Réseau de contre-réaction et stabilité de l’amplification
Le gain global de l’amplificateur est déterminé par le réseau de contre-réaction connecté aux broches internes du STK4050. Les résistances de 100 ohms, associées à des condensateurs de 100 picofarads et 1 microfarad, assurent une réponse en fréquence stable sur toute la bande audio comprise entre 20 hertz et 20 kilohertz. Ce réseau limite les oscillations haute fréquence et améliore la linéarité du signal amplifié.
La présence de condensateurs de découplage proches des broches d’alimentation du circuit intégré réduit considérablement les parasites et garantit un fonctionnement stable même à forte puissance. Les valeurs utilisées, comme les 100 microfarads et les 10 microfarads, sont conformes aux recommandations du fabricant.
Étude de l’étage de sortie et adaptation à la charge
L’étage de sortie est conçu pour alimenter un haut-parleur de 8 ohms capable de supporter une puissance élevée, ici jusqu’à 200 watts. Le schéma intègre une self de 3 microhenrys en série avec la sortie, associée à une résistance de 4,7 ohms et un condensateur de 0,1 microfarad relié à la masse. Ce réseau dit de Zobel améliore la stabilité de l’amplificateur face aux charges inductives que représentent les haut-parleurs.
Les résistances de 0,22 ohm d’une puissance de 5 watts jouent un rôle crucial dans l’équilibrage des courants de sortie et la protection du module contre les surcharges. Elles participent également à la limitation des pointes de courant lors des fortes sollicitations dynamiques.
Alimentation symétrique et filtrage de puissance
L’alimentation constitue un élément clé de ce montage. Le transformateur utilisé fournit une tension secondaire de 30 volts alternatif plus 30 volts alternatif, ce qui permet d’obtenir après redressement et filtrage une alimentation symétrique d’environ +50 volts et ?50 volts continus. Le pont de diodes de 30 ampères garantit une capacité de courant suffisante pour alimenter l’amplificateur à pleine puissance sans échauffement excessif.
Les condensateurs de filtrage de 10 000 microfarads par rail assurent une réserve d’énergie importante et réduisent l’ondulation résiduelle à un niveau compatible avec une reproduction audio de qualité. Cette capacité élevée permet de maintenir une tension stable lors des passages musicaux à forte dynamique.
Performances et recommandations de réalisation
Avec une alimentation correctement dimensionnée et un dissipateur thermique adapté, le STK4050 offre une puissance continue élevée et une excellente fiabilité. Il est recommandé d’utiliser un radiateur capable de dissiper au minimum 150 watts thermiques afin d’éviter toute surchauffe. Une bonne ventilation naturelle ou forcée améliore encore la durée de vie du module.
Ce schéma constitue une base solide pour la réalisation d’un amplificateur audio haute puissance destiné à une utilisation Hi-Fi ou semi-professionnelle. Le respect des valeurs des composants et une implantation soignée sur circuit imprimé sont essentiels pour obtenir les performances annoncées et garantir une stabilité parfaite du montage sur le long terme.
Source: circuit-projects.com – CC