Amplificateurs ultra-compacts : grande puissance dans un petit format
Il est difficile de ne pas remarquer que presque tous les fabricants réputés d'audio automobile proposent désormais plusieurs solutions d'amplificateurs ultra-compacts. Ces amplis sont assez petits pour tenir dans une poche de jean et facilitent les installations quand l'espace est limité. Bien que minuscules, ils peuvent délivrer une puissance impressionnante pour améliorer le signal vers vos haut-parleurs d'origine ou permettre à des haut-parleurs aftermarket de transformer votre système audio mobile en une expérience d'écoute incroyable. Dans cet article, nous verrons comment les entreprises parviennent à concentrer autant de puissance dans un si petit boîtier et comment ces amplis diffèrent des solutions de taille conventionnelle.
Qu'est-ce qu'un amplificateur ultra-compact ?
Si les petits amplificateurs de sociétés comme Sony, Soundstream, Rockford Fosgate et Linear Power existent depuis des décennies, la plupart de ces premières solutions étaient limitées à environ 20 watts par canal.
L'un des premiers amplificateurs compacts haute puissance modernes à marquer l'industrie fut l'Alpine Power Pack KTP-455U. Mesurant environ 20 x 6,3 x 3,8 cm, cet amplificateur quatre canaux pouvait délivrer une réelle puissance de 45 watts par canal sous 4 ohms. Alpine le commercialisait comme une solution facilement intégrable pour améliorer un autoradio d'origine ou aftermarket et délivrer presque trois fois plus de puissance à vos haut-parleurs.
Quelques années plus tard, Rockford Fosgate a introduit sa série d'amplis Boosted Rail Technology. Ces amplis utilisent une conception d'alimentation unique et créative, différente de toutes les autres solutions du marché. D'un point de vue production de puissance, le quatre canaux PBR300X4 pouvait sortir 75 watts sous 4 ohms avec une empreinte au sol de seulement 17 x 10,8 cm.
Cinq ans plus tard, des dizaines d'entreprises proposent des amplificateurs compacts haute puissance. On peut choisir des solutions quatre ou cinq canaux pour améliorer son système audio, et la plupart offrent un amplificateur de caisson d'environ 300 watts pour ajouter de grosses basses sans prendre beaucoup de place. Plusieurs modèles incluent des conceptions résistantes à l'eau, idéales pour les applications marines, moto et sports motorisés.
Grande puissance dans un format incroyablement petit
La taille d'un amplificateur est déterminée par deux facteurs : l'espace nécessaire pour loger les composants requis pour faire fonctionner l'ampli, et la surface de dissipateur thermique nécessaire pour évacuer la chaleur de manière fiable dans toutes les conditions.
L'une des plus grandes avancées technologiques ayant permis aux amplificateurs de devenir si petits est l'utilisation de composants CMS (surface-mount devices). Grâce à des résistances, condensateurs, diodes, transistors et microcontrôleurs subminiatures, les circuits et leurs composants peuvent tenir dans la moitié ou le tiers de l'espace qu'ils nécessitaient auparavant. Pensez à votre smartphone : il a plus de puissance de calcul que les ordinateurs de bureau d'il y a 10 ans, tout en tenant confortablement dans la paume de la main ou une poche de chemise. En comparaison, les ordinateurs qui envoyaient les navettes spatiales en orbite tournaient 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 gère 600 milliards d'instructions par seconde. Cela dit, le CPU Apple n'est pas conçu pour supporter les rigueurs de l'espace et l'exposition prolongée aux radiations – gardez cela à l'esprit si vous prévoyez un voyage vers Mars avec notre ami Elon Musk.
Les transistors MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) CMS utilisés dans les alimentations de ces amplificateurs ultra-compacts ont également permis de réduire dramatiquement la taille des amplis. On peut en mettre quatre sur le bout du doigt, et chacun est capable de faire passer 50 ampères de courant. Il y a trente ans, un seul transistor de 50 ampères aurait été plus gros que ces quatre dispositifs modernes réunis.
Une autre technologie qui a réduit la taille des amplificateurs est les circuits imprimés multicouches. Les cartes à quatre couches offrent significativement plus d'options de connectivité entre les composants du circuit et réduisent l'espace requis pour les pistes de signal.
Enfin, les conceptions d'amplificateurs Classe-D à haute vitesse aident à réduire la consommation de courant dans l'étage de sortie. Les amplificateurs audio Classe-D fonctionnent en commutant les dispositifs de sortie à des vitesses extrêmement élevées, et en variant le cycle de travail (périodes marche/arrêt) pour recréer la forme d'onde audio originale. Comme les dispositifs sont soit allumés soit éteints, ils passent moins de temps à agir comme une résistance et gaspillent donc moins d'énergie sous forme de chaleur.
Les amplificateurs compacts sont-ils la solution parfaite ?
Avec tout avantage, il y a souvent des inconvénients. Pour les amplificateurs ultra-compacts, trois limitations doivent être considérées : la capacité de refroidissement, les fonctionnalités et le bruit. Comme mentionné plus haut, loger beaucoup de composants dans un petit boîtier est beaucoup plus facile grâce aux composants CMS et aux circuits multicouches. L'inconvénient d'un petit ampli est qu'il a toujours besoin d'un dissipateur pour refroidir les dispositifs de commutation. Si on réduit la surface du dissipateur pour un niveau de puissance donné, l'ampli sera plus sujet à la surchauffe quand on le pousse fort. Vous irez bien pour un ou deux morceaux, mais vous ne pourrez probablement pas jouer à fond par une chaude journée d'été en Arizona ou au Texas sans qu'ils passent en protection.
Les fonctionnalités incluses avec un amplificateur sont souvent basées sur l'espace disponible pour les commandes et interrupteurs. Si vous voulez des entrées haut et bas niveau, des filtres passe-haut, passe-bas et passe-bande réglables, des filtres infrasoniques, de la sommation de signal, des commandes de sensibilité individuelles, des circuits de boost de 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 conséquence, la plupart de ces fonctionnalités ne se trouvent pas sur cette classe d'amplificateurs.
Enfin, il faut parler du bruit. Le bruit, ou plus spécifiquement, le rapport signal/bruit (S/N Ratio) décrit la quantité de bruit de fond (entendu comme un souffle) ajoutée à un signal audio quand il traverse un dispositif. L'alimentation et l'étage de sortie Classe-D d'un amplificateur produisent beaucoup de bruit électrique haute fréquence. Dans une conception d'amplificateur conventionnelle et physiquement grande, ces circuits bruyants peuvent être situés physiquement et électriquement loin des étages d'entrée et de gain de signal sensibles. Quand on réduit la taille d'un amplificateur de 30 %, tout est beaucoup plus proche et donc plus de ce bruit est ajouté au signal de sortie.
Examinons cinq amplificateurs Classe-D quatre canaux différents pour comparer les niveaux de bruit par rapport à la taille physique de chaque amplificateur.
Comparaison du rapport S/N des amplificateurs quatre canaux
Amplificateur | Surface (pouces²) | Puissance / Canal (Watts) | S/N Ratio à 1 Watt (A-Weighted)
Amp 1 | 26,76 | 50 | >68 dB
Amp 2 | 41,99 | 70 | >70,4 dB
Amp 3 | 60,41 | 75 | >84 dB
Amp 4 | 68,07 | 75 | >84 dB
Amp 5 | 89,03 | 150 | >88,2 dB
Comme on le voit, 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 léger souffle des deux premiers amplis entre les morceaux et probablement pas sur les trois meilleurs. Bien sûr, le troisième ampli a une empreinte 50 % plus grande (longueur × largeur) que le second, alors choisissez votre poison en conséquence.
Les amplificateurs ultra-compacts offrent des solutions d'installation uniques
Si vous essayez d'ajouter un amplificateur à une moto ou un side-by-side et que trouver de la place pour l'ampli est un souci, alors choisissez sans hésiter l'un des nombreux amplis ultra-compacts disponibles. Cela dit, si vous avez un peu d'espace supplémentaire, les amplis plus grands offrent de meilleures performances en bruit et plus de fonctionnalités. Dans ce cas, vous obtenez une amélioration audible des performances en investissant un peu plus d'argent.
Si vous êtes intéressé par l'amélioration de votre système audio mobile, rendez-vous chez votre revendeur spécialisé en électronique mobile local et parlez à l'un de leurs experts produit. Ils pourront vous proposer plusieurs options pour améliorer considérablement la qualité sonore et le niveau de volume de votre système existant.