Avantages De L'Exploitation En Tension Constante Directe Dans Les Amplificateurs Crown
Les compagnies d'électricité ont une bonne idée qui a été appliquée à l'ingénierie audio. Lorsqu'elles font circuler l'énergie sur des kilomètres de câbles, elles minimisent les pertes de puissance résistive en utilisant une tension élevée et un courant faible. Pour ce faire, elles utilisent un transformateur élévateur à la centrale électrique et un transformateur abaisseur chez chaque client. Cela réduit les pertes de puissance dues à l'échauffement I2R des câbles d'alimentation.
La même solution peut être appliquée aux communications audio sous la forme d'un système à tension constante (généralement 70 volts). Un tel système est souvent utilisé lorsqu'un seul amplificateur de puissance alimente de nombreux haut-parleurs par de longs câbles (plus de 50 pieds). Parmi les exemples de cette situation, on trouve les systèmes de haut-parleurs distribués pour P.A., appel vocal ou musique de fond à faible SPL.
Qu'est-ce que la tension constante ? L'étiquette « tension constante » a été confuse car la tension n'est vraiment pas constante dans un programme audio. Un meilleur terme pourrait être « haute tension ».
La figure 1 montre un système haute tension typique. Un transformateur à la sortie de l'amplificateur de puissance élève la tension à environ 70 volts à pleine puissance. Chaque haut-parleur dispose d'un transformateur abaisseur qui adapte la ligne 70V à l'impédance de chaque haut-parleur. Les primaires de tous les transformateurs de haut-parleur sont en parallèle sur le secondaire du transformateur de l'amplificateur de puissance.
Figure 1. Système audio à tension constante (haute tension).
La ligne de signal vers les haut-parleurs est haute tension, faible courant et généralement haute impédance. Les valeurs de ligne typiques pour un amplificateur de 100 watts sont 70V, 1,41 ampères et 50 ohms.
Comment la ligne 70V a-t-elle obtenu son nom ? L'intention était d'avoir 100V crête sur la ligne, soit 70,7V rms. La valeur techniquement correcte est 70,7V rms, mais « 70V » est le terme courant. Il y a 70 volts sur la ligne à la sortie maximale de l'amplificateur avec un signal sinusoïdal. La tension réelle dépend de la puissance nominale de l'amplificateur et du rapport de transformation du transformateur. La tension du programme audio dans un système 70V pourrait même ne pas atteindre 70V. Inversement, les pics du programme audio pourraient dépasser 70V.
Diverses tensions ont été essayées, notamment 25, 35, 50, 70, 100, 140 et 200 volts, mais le système 70V est devenu le plus répandu. Bien que rare, le système 200V a été utilisé pour des longueurs de câble dépassant un mile.
Avantages De L'Exploitation À Haute Tension
Comme indiqué précédemment, une ligne haute tension réduit les pertes de puissance dues à l'échauffement des câbles. C'est parce que le câble de haut-parleur transporte le signal audio sous forme d'un courant faible. Par conséquent, vous pouvez utiliser un câble de haut-parleur de plus petit calibre ou de très longs câbles sans perdre une puissance excessive.
Un autre avantage de l'exploitation à haute tension est que vous pouvez plus facilement fournir à l'amplificateur une charge adaptée. Supposez que vous connectiez des dizaines de haut-parleurs à une seule sortie d'amplificateur 8 ohms. Il peut être difficile de câbler les haut-parleurs dans une combinaison série-parallèle ayant une impédance totale de 8 ohms. De plus, il ne faut pas mettre les haut-parleurs en série car si un haut-parleur tombe en panne, tous les haut-parleurs en série sont perdus. Cela change l'impédance de charge vue par l'amplificateur de puissance.
Avec un système haute tension, vous pouvez connecter en parallèle des centaines de haut-parleurs sur une seule sortie d'amplificateur, à condition de fournir une charge adaptée. De plus, un système distribué haute tension est relativement facile à concevoir et permet une flexibilité dans les réglages de puissance grâce aux multiples prises sur les transformateurs de haut-parleur.
Un transformateur élévateur externe n'est pas la seule façon d'obtenir une haute tension de l'amplificateur. Certains amplificateurs ont des transformateurs élévateurs intégrés, tandis que d'autres fournissent une sortie haute tension sans transformateur (directe).
Surmonter Les Défauts Des Transformateurs Élévateurs
Un inconvénient des transformateurs est qu'ils ajoutent des dépenses. En particulier si vous utilisez de grands transformateurs pour une réponse en fréquence étendue aux basses fréquences, le coût par transformateur peut s'élever à 70 à 200 dollars. Un autre inconvénient est que les transformateurs peuvent dégrader la réponse en fréquence et ajouter de la distorsion - à la fois du côté de l'amplificateur et du côté du haut-parleur.
La moitié de ce problème a été résolue en 1967 lorsque Crown International a introduit le DC-300. C'était très probablement le premier amplificateur de puissance à l'état solide haute puissance et faible distorsion capable d'alimenter directement une ligne 70V sans transformateur élévateur. Et en juin 1987, le Macro-Tech 2400 a été introduit avec la capacité d'alimenter directement une ligne 100V. Les amplificateurs Com-Tech et CTs ont également cette capacité. Ainsi, aujourd'hui, seuls les haut-parleurs ont besoin de transformateurs pour abaisser la tension.
L'Avantage De La Haute Tension Directe
Comme indiqué précédemment, il y a trois options d'amplificateur de puissance qui fournissent une sortie haute tension. L'amplificateur pourrait avoir
- un transformateur élévateur externe
- un transformateur élévateur intégré
- une sortie haute tension sans transformateur
De nombreux amplificateurs haute puissance peuvent alimenter les lignes 70V directement sans transformateur de sortie, simplement parce qu'ils fournissent une haute tension de sortie. Par exemple, un Crown DC-300 fournit 35 volts par canal en charge, ou 70 volts en mode pont mono. Un amplificateur de 1000 watts alimentant une charge totale de 4 ohms fournit 63 volts.
L'approche directe haute tension élimine les inconvénients des transformateurs :
- coût
- poids
- largeur de bande limitée
- distorsion
- saturation du noyau aux basses fréquences
Examinons plus en détail le problème de saturation du noyau. Les systèmes sonores peuvent générer des basses fréquences indésirables, dues par exemple à un microphone tombé ou à un microphone alimenté en courant fantôme retiré de son connecteur. Les basses fréquences à haute puissance tendent à saturer le noyau d'un transformateur. Moins il y a de fer dans le transformateur, plus il est susceptible de saturer.
La saturation réduit l'impédance du transformateur, ce qui à son tour peut faire entrer l'amplificateur en limitation de courant. Lorsque cela se produit, des pics de tension négative sont générés dans le transformateur qui reviennent à l'amplificateur - un phénomène appelé retour. Les pics provoquent un son rauque et déformé. De plus, la charge extrêmement basse impédance pourrait faire défaillir l'amplificateur de puissance.
Les amplificateurs Crown sont conçus avec une capacité de courant élevée pour tolérer ces stress aux basses fréquences. Les amplificateurs de production sont soumis à un « test de torture ». Chaque amplificateur doit fournir un signal 15-Hz à pleine puissance dans un transformateur DCA Power saturé pendant 1 seconde sans développer de problème !
De nombreux transformateurs sont réactifs, donc leur impédance varie avec la fréquence. Certains transformateurs 8 ohms mesurent aussi bas que 1 ohm aux basses fréquences. C'est une autre raison de spécifier un amplificateur avec une capacité de courant élevée.
Modèles Récents Avec Capacité De Tension Constante Directe
La série Crown Com-Tech a été la première à offrir une sélection indépendante de fonctionnement à haute et basse impédance pour un canal spécifique, et les amplificateurs des séries CDi et CTs poursuivent cette tradition, avec des niveaux de puissance et des fonctionnalités soigneusement choisis pour s'intégrer dans les conceptions d'installation permanente.
La série Crown CDi fournit 70V (mode dual) et 140V (mode pont) ainsi que le fonctionnement à basse impédance (2/4/8 ohms). Les amplificateurs de la série CTs fournissent une tension constante directe (70V/100V/140V/200V) ou un fonctionnement à basse impédance (2/4/8 ohms). En mode Dual, les CTs 600/1200 peuvent alimenter les lignes 25/50/70V ; les CTs 2000/3000 peuvent alimenter les lignes 25/50/70/100V. En mode Bridge-Mono, les CTs 600/1200 peuvent alimenter les lignes 140V ; les CTs 2000/3000 peuvent alimenter les lignes 140V et 200V.
Avec les amplificateurs des séries CDi et CTs, un canal peut alimenter les haut-parleurs basse impédance, tandis qu'un autre canal alimente les haut-parleurs avec transformateurs 70V. Cela facilite la mise en place d'un système avec de grands haut-parleurs basse impédance pour la couverture locale et des haut-parleurs distribués 70V pour les pièces éloignées - le tout avec un seul amplificateur.
Accessoires
Si vous disposez d'un amplificateur conventionnel avec sorties basse impédance uniquement et que vous souhaitez un fonctionnement 70V ou 100V, Crown dispose des accessoires nécessaires. Le TP-170V est un panneau avec quatre autotransformateurs intégrés qui convertissent quatre sorties basse impédance en haute impédance. Le T-170V est un autotransformateur unique à la même fin.
Pour une assistance supplémentaire avec la conception du système à tension constante, veuillez visiter les outils de conception Crown. Vous y trouverez un calculateur qui peut vous aider à tester ce que vous avez appris dans cet article ou à concevoir votre prochain système à tension constante.
Compte tenu des nombreux avantages de l'exploitation en tension constante directe, nous vous suggérons de spécifier les amplificateurs Crown dans votre prochaine installation de haut-parleurs distribués.