Pierre Stemmelin
Administrateur
J’ai donc essayé de faire un récapitulatif des points essentiels à retenir concernant le rendement d’un amplificateur en fonction de sa classe d’amplification et de son alimentation.
Les informations ci-dessous sont volontairement synthétiques, simplifiées et vulgarisées. Certains puristes de la technique pourront y trouver à redire, mais l’important est que ce soit "schématiquement" exact.
En outre, en classe A, les transistors de puissance fonctionnent en permanence, même sans signal, ce qui permet une grande linéarité. Cela veut dire qu’un amplificateur en classe A de 20 ou 25 W consommera en permanence 100 W, même lorsque le niveau sonore est faible. L’essentiel de l’énergie non délivrée à l’enceinte est dissipé thermiquement et l’ampli chauffe donc beaucoup.
Sur un ampli stéréo, et a fortiori sur un modèle multicanal, une voie d’amplification peut avoir une puissance disponible en régime continu bien supérieure lorsque seule cette voie est en fonctionnement, par rapport à la situation où toutes les voies fonctionnent simultanément et "tirent" ensemble sur l’alimentation.
Les informations ci-dessous sont volontairement synthétiques, simplifiées et vulgarisées. Certains puristes de la technique pourront y trouver à redire, mais l’important est que ce soit "schématiquement" exact.
Rendement en fonction de la classe d'amplification
Classe A : linéarité maximale, rendement minimal
Le rendement théorique d’une amplification en classe A peut atteindre 50 % dans le cas d’une alimentation directe. Dans la pratique, le rendement typique est de 20 à 25 % (c’est-à-dire que pour 100 W consommés, seulement 20 à 25 W sont délivrés à l’enceinte acoustique)1.En outre, en classe A, les transistors de puissance fonctionnent en permanence, même sans signal, ce qui permet une grande linéarité. Cela veut dire qu’un amplificateur en classe A de 20 ou 25 W consommera en permanence 100 W, même lorsque le niveau sonore est faible. L’essentiel de l’énergie non délivrée à l’enceinte est dissipé thermiquement et l’ampli chauffe donc beaucoup.
Classe B : rendement élevé, distorsion de croisement
En classe B, chaque transistor amplifie une moitié du signal (positif ou négatif). Le rendement théorique maximal est d’environ 78 %, mais la distorsion de croisement (au passage par zéro, lorsque la conduction passe d’un transistor à l’autre) reste un défaut rédhibitoire en Hifi.Classe AB : compromis entre A et B
La classe AB combine les avantages des classes A et B. L'étage d'amplification est polarisé en classe A sur une portion de sa puissance maximale. Le passage de relai entre transistor se fait à un niveau plus élevé. La distorsion de croisement est toujours présente, mais "noyée" dans le signal. Le rendement est alors entre 35 et 70 %. La classe AB est la plus répandue en Hifi. La classe G en est une sorte de variante.Classe D : très haut rendement
La classe D (que l'on assimile parfois à une classe d'amplification "numérique") utilise les transistors comme des interrupteurs (ON/OFF), ce qui minimise les pertes par dissipation thermique. Le rendement atteint 85 à 95 % dans les meilleures conceptions, ce qui permet des amplificateurs compacts, légers, peu énergivores, et qui chauffent très peu.Rendement des alimentations
Alimentation linéaire
Les alimentations linéaires utilisent un transformateur (souvent toroïdal ou en C), un redresseur et des régulateurs. Elles offrent une tension très stable et peu de bruit, mais leur rendement est modéré : environ 50 à 65 %, car une partie de l’énergie est dissipée en chaleur.Alimentation à découpage (SMPS)
Les alimentations à découpage convertissent l’énergie à haute fréquence, ce qui permet des rendements bien supérieurs - 80 à 95 % - une taille réduite et un poids plus faible. Elles sont très fréquentes sur les amplificateurs de classe D, mais peuvent générer plus de bruit de commutation si mal conçues.Puissance consommée selon la classe et l’alimentation
Pour une puissance de sortie donnée (exemple : 100 W délivrés à l'enceinte), la puissance consommée varie donc fortement selon la classe d’amplification et le type d’alimentation. Voici un tableau synthétique :| Rendement typique | Alimentation linéaire (rendement 60 %) | Alimentation à découpage (rendement 90 %) |
| Classe A (25 %) | 667 W | 463 W |
| Classe B (70 %) | 238 W | 159 W |
| Classe AB (60 %) | 278 W | 185 W |
| Classe D (90 %) | 185 W | 123 W |
Réflexions complémentaires
Ci-dessus, il a été question de la puissance disponible en sortie d’ampli en régime continu. La puissance disponible en régime impulsionnel, sur un laps de temps très court, peut être nettement supérieure et dépasser les capacités de l’alimentation. C’est un paramètre à ne pas négliger, car la musique est le plus souvent de type "impulsionnel" plutôt que de type "continu".Sur un ampli stéréo, et a fortiori sur un modèle multicanal, une voie d’amplification peut avoir une puissance disponible en régime continu bien supérieure lorsque seule cette voie est en fonctionnement, par rapport à la situation où toutes les voies fonctionnent simultanément et "tirent" ensemble sur l’alimentation.
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