Amplificateurs ultra-compacts, grande puissance dans un petit boîtier

Il est difficile de ne pas remarquer que presque tous les fabricants audio de voiture réputés proposent désormais plusieurs solutions d'amplification ultra-compactes. Ces amplificateurs sont suffisamment petits pour tenir dans la poche de votre jean et facilitent les installations lorsque l'espace est restreint. Bien que minuscules, ils peuvent fournir une quantité impressionnante de puissance pour améliorer le signal de vos haut-parleurs d'usine ou laisser les haut-parleurs du marché secondaire transformer votre système audio mobile en une expérience d'écoute incroyable. Dans cet article, nous expliquerons comment les entreprises peuvent entasser autant de puissance dans un si petit boîtier et examinerons en quoi ces amplis diffèrent des solutions de taille conventionnelle.

Qu'est-ce qu'un amplificateur ultra-compact ?

Alors que les petits amplificateurs de sociétés telles que Sony, Soundstream, Rockford Fosgate et Linear Power existent depuis des décennies, la plupart de ces premières solutions étaient limitées à environ 20 watts de puissance par canal.

L'Alpine Power Pack KTP-455U est l'un des premiers amplificateurs compacts haute puissance modernes à s'imposer dans l'industrie. . Mesurant environ 8 x 2,5 x 1,5 pouces, cet amplificateur à quatre canaux pourrait fournir une puissance réelle de 45 watts par canal dans des charges de 4 ohms. Alpine a commercialisé cet amplificateur comme une solution facilement intégrée pour mettre à niveau une radio d'usine ou de rechange et fournir presque trois fois plus de puissance à vos haut-parleurs.

Quelques années plus tard, Rockford Fosgate a présenté sa série d'amplis Boosted Rail Technology. Ces amplis utilisent une conception d'alimentation unique et créative qui était différente de toutes les autres solutions sur le marché. Du point de vue de la production d'énergie, le PBR300X4 à quatre canaux pouvait produire 75 watts de puissance dans une charge de 4 ohms et avait une empreinte de seulement 6,75 par 4,25 pouces.

Avance rapide de cinq ans, et il existe des dizaines d'entreprises avec de petits amplificateurs haute puissance disponibles. Vous pouvez choisir parmi des solutions à quatre ou cinq canaux pour mettre à niveau votre système audio, et la plupart offrent un ampli subwoofer d'environ 300 watts pour ajouter de grosses basses sans prendre beaucoup de place. Plusieurs modèles incluent des conceptions résistantes à l'eau qui les rendent idéaux pour les applications marines, moto et sports motorisés.

Grande puissance dans un boîtier incroyablement petit

La taille de l'amplificateur est déterminée par deux facteurs :l'espace requis pour loger les composants nécessaires au fonctionnement de l'amplificateur et la quantité de dissipateur thermique dont la conception a besoin pour dissiper la chaleur de manière fiable dans toutes les conditions.

L'une des plus grandes avancées technologiques qui ont permis aux amplificateurs de devenir si petits est les dispositifs à montage en surface. Grâce aux résistances subminiatures, aux condensateurs, aux diodes, aux transistors et aux microcontrôleurs, les circuits et leurs composants peuvent tenir dans la moitié ou le tiers de l'espace dont ils avaient besoin auparavant. Pensez à votre smartphone :il a plus de puissance de traitement que les ordinateurs de bureau d'il y a 10 ans, mais tient confortablement dans la paume de votre main ou dans une poche de chemise. En comparaison, les ordinateurs qui ont mis les navettes spatiales en orbite fonctionnaient à environ 1,2 million d'instructions par seconde (MIPS) et avaient une mémoire totale de quelques mégaoctets. Le processeur Apple A11 de l'iPhone X peut gérer 600 milliards d'instructions par seconde. Cela dit, le processeur Apple n'est pas conçu pour supporter les rigueurs de l'espace et l'exposition prolongée aux radiations - alors gardez cela à l'esprit si vous prévoyez un voyage sur Mars avec notre ami Elon Musk.

Les transistors à effet de champ semi-conducteurs à oxyde métallique (MOSFET) montés en surface utilisés dans les alimentations de ces amplificateurs ultra-compacts ont également permis aux amplis de réduire considérablement leur taille. Vous pouvez installer quatre de ces appareils au bout de votre doigt, et chacun est capable de transmettre 50 ampères de courant. Il y a trente ans, un seul transistor de 50 ampères aurait été plus gros que ces quatre appareils modernes.

Une autre technologie qui a réduit la taille des amplificateurs est celle des circuits imprimés multicouches. Les cartes à quatre couches offrent beaucoup plus d'options de connectivité entre les appareils du circuit et réduisent l'espace requis pour les traces de signal.

Enfin, les conceptions d'amplificateurs de classe D à grande vitesse aident à réduire la consommation de courant dans l'étage de sortie de l'ampli. Les amplificateurs audio de classe D fonctionnent en allumant et en éteignant les périphériques de sortie à des vitesses extrêmement élevées, et en faisant varier le cycle de service (périodes marche/arrêt) recrée la forme d'onde audio d'origine. Étant donné que les appareils sont allumés ou éteints, ils passent moins de temps à agir comme une résistance et, par conséquent, gaspillent moins d'énergie sous forme de chaleur.

Les amplificateurs compacts sont-ils la solution parfaite ?

À tout avantage, il y a souvent des inconvénients. Pour les amplificateurs ultra-compacts, trois limitations doivent être prises en compte :la capacité de refroidissement, les fonctionnalités et le bruit. Comme nous l'avons mentionné précédemment, il est beaucoup plus facile d'intégrer de nombreuses pièces dans un petit boîtier, grâce aux dispositifs de montage en surface et aux circuits imprimés multicouches. L'inconvénient d'un petit ampli est qu'il a toujours besoin d'un dissipateur thermique pour refroidir les dispositifs de commutation. Si nous réduisons la zone du dissipateur thermique pour un niveau de puissance donné, l'ampli sera plus enclin à surchauffer lorsqu'il est poussé fort. Vous pourriez être bien pour une ou deux chansons, mais vous ne pourrez probablement pas jouer dessus à fond par une chaude journée d'été en Arizona ou au Texas sans qu'elles ne soient protégées.

Les fonctionnalités incluses avec un amplificateur sont souvent basées sur l'espace disponible pour les commandes et les commutateurs. Si vous voulez des entrées haut et bas niveau, des filtres passe-haut, bas et passe-bande réglables, des filtres infrasonores, une sommation de signaux, des commandes de sensibilité individuelles, des circuits d'amplification des basses et des commandes de niveau à distance, vous avez besoin de beaucoup d'espace. Dans un amplificateur ultra-compact, cet espace n'existe tout simplement pas. En tant que tel, la plupart de ces fonctionnalités ne seront pas trouvées sur cette classe d'amplificateurs.

Enfin, il faut parler du bruit. Le bruit, ou plus précisément le rapport signal sur bruit (rapport S/N) décrit la quantité de bruit de fond (entendu comme un sifflement) qui est ajoutée à un signal audio lorsqu'il passe à travers un appareil. L'alimentation et l'étage de sortie de classe D d'un amplificateur produisent beaucoup de bruit électrique à haute fréquence. Dans une conception d'amplificateur conventionnelle et physiquement grande, ces circuits bruyants peuvent être situés physiquement et électriquement loin des étages sensibles d'entrée et de gain de signal de l'ampli. Lorsque nous réduisons la taille d'un amplificateur de 30 %, tout est beaucoup plus proche et donc une plus grande partie de ce bruit est ajoutée au signal de sortie.

Examinons cinq amplificateurs de classe D à quatre canaux différents pour comparer les niveaux de bruit par rapport à la taille physique de chaque amplificateur.

Comparaison du rapport signal/bruit d'un amplificateur à quatre canaux

Puissance de l'empreinte de l'amplificateur/rapport signal/bruit du canal à 1 watt
pouces carrés watts pondérés A

Ampère 1 26,76 50>68 dB

Ampère 2 41,99 70>70,4 dB

Ampère 3 60,41 75>84 dB

Ampère 4 68.07 75>84 dB

Ampère 5 89.03 150>88.2 dB

Comme vous pouvez le voir, les amplificateurs plus grands ajoutent moins de bruit au signal de sortie. Bien qu'aucune de ces spécifications ne soit atroce, vous pourrez entendre un petit sifflement des deux premiers amplis entre les chansons et probablement pas sur les trois premiers amplis. Bien sûr, le troisième ampli a une empreinte 50 % plus grande (longueur x largeur) que le deuxième ampli, alors choisissez votre poison de manière appropriée.

Les amplificateurs ultra-compacts offrent des solutions d'installation uniques

Si vous essayez d'ajouter un amplificateur à une moto ou à un côte à côte et que trouver de l'espace pour l'amplificateur est un problème, alors, par tous les moyens, choisissez l'un des nombreux amplis ultra-compacts disponibles. Cela dit, si vous disposez d'un peu d'espace supplémentaire, les amplis plus grands offrent de meilleures performances sonores et davantage de fonctionnalités. Dans ce cas, vous obtenez une amélioration audible des performances en investissant un peu plus d'argent.

Si vous souhaitez mettre à niveau votre système audio mobile, rendez-vous chez un détaillant local spécialisé en électronique mobile et parlez à l'un de ses experts en produits. Ils peuvent vous fournir plusieurs options pour améliorer considérablement la qualité sonore et le niveau de volume de votre système existant.