Test de transformateurs d'impédance audio pour étage de puissance à lampes.

xaviermotti
31 déc. 2025
7 min de lecture

Dernière mise à jour : 25 janv.

Post du 31-12-2025 Mise à jour et augmenté le 25-01-2026

But recherché.

Je dispose d'un transformateur audio pour étage amplificateur à lampe dont je ne connais pas les caractéristiques. Il est donné comme adaptateur d'impédance à la sortie d'une ECL80 / ECL82.

Pour comprendre le rapport d'impédance, je fais d'abord un test sur un transformateur connu (AUDAX TU101) pour lequel je connais les caractéristiques puis je transpose la méthode sur mon transformateur inconnu.

1- Rappels sur la structure du noyau magnétique des transformateurs audio.

Dans les noyaux des transformateurs audio le circuit magnétique est fait de tôles E regroupées ensemble et de tôles I regroupées, car :

- dans les amplificateurs de classe A, le transformateur est parcouru par un courant variable audio mais aussi par une composante continue utile à la polarisation des lampes ou des transistors ; ce courant DC risque de saturer le circuit magnétique et générer une forte distorsion s'il ne comporte pas d'entrefer ;

- l'entrefer permet de linéariser le comportement magnétique du noyau.

Tôles de circuit magnétique :

1a- tôles croisées pour réduire les pertes de transformateur d'alimentation ;

1b- tôles E I regroupées pour transformateur audio.

2- Transformateur AUDAX - TU101 - montage push-pull.*


Fig.2.	Fig.3.

Dimensions du noyau : L x H x P = 75 mm x 65 mm x 26 mm

Section centrale du noyau : Ln = 25 mm x P = 26 mm x Hn = 37 mm

Masse : 980 g

Il s'agit de déterminer le rapport d'impédance de ce transformateur en vue de comprendre / vérifier ce que dit la plaque signalétique.

Il est destiné à un montage push-pull qui consiste en un étage de puissance comprenant deux lampes EL84 travaillant en opposition de phase. Il nécessite alors des enroulements symétriques (ici L1, L2 et L3, L4) [voir schéma]

Fig.4.

Pour le test effectué, j'ai câblé les enroulements primaires en série [on entre sur p1 et p6 avec p3 et p4 réunis]

Pour le câblage du secondaire (8/9 ohm) [haut-parleur entre s8 et s9 avec s7,s10,s11 ensemble et s8, s12 ensemble]

Le schéma de câblage est le suivant :

Fig.5.

- un GBF alimente le primaire du transformateur et on mesure la tension efficace au moyen d'un voltmètre ;

- un voltmètre mesure la tension secondaire à vide.

A partir des valeurs de tension V1 et V20 et de la relation r1 ci-dessous, on calcule la rapport de transformation m.

On applique ensuite m au calcul de Z1 avec la relation r4.

Fig.6.

V20 = tension secondaire à vide V1 = tension primaire

S = Ln x P = section centrale du noyau

I1N = courant primaire nominal I2N = courant secondaire nominal

Je branche le primaire du transformateur sur un GBF à 200 Hz, 1000 Hz et 3000 Hz.

Le standard étant 400 Hz.

J'obtiens les mesures suivantes :

Fréquence (Hz)	200 Hz	1000 Hz	3000 Hz
Tension V1 (V) prim	2,99	2,29	1,99
Tension V2 (V) sec	0,10	0,077	0,067
Rapport 1/m	29,9	29,7	29,8
Z1 (ohm)	(29,9)²x8 = 7152	idem	idem

Elles sont bien en adéquation avec les indications de ce transformateur pour un montage de type push-pull.

Remarque.

Il existe plusieurs relations empiriques pour estimer la puissance d'un transformateur à partir des mesures de ses dimensions :

- R. Besson (biblio 3) donne une relation ;

- une vidéo Youtube donne également quelques formules et tableau pour cette estimation (biblio 4).

On mesure la section S du noyau central (en cm² dans la formule).

Fig.7.

A partir des relations r6.1 et r6.2 on trouve :

r6.1

P = (2,5 x 2,6/1,2)² = 5,4² = 29 W

r6.2

P = (25 x 26)² x 0,85 /13500 = 27 W

Ces deux valeurs sont assez proches de même que l'estimation par la masse des tôles (cas des transformateurs EI) qui donne P = 30 W.

Notre TU101 devrait pouvoir supporter 25 W.

3- Transformateur AUDAX - TU101 - montage simple.

Pour utiliser ce transformateur sur le montage amplificateur à EL84 ci-dessous, son impédance primaire doit être de 4500 ohm.

Fig.8.

Sur la fiche de câblage de la figure 2, pour une sortie "simple" (= un enroulement primaire et un enroulement secondaire) on relie :

- au primaire 2 et 5 ensemble et on entre sur 1 et 6

- au secondaire 7, 10, 11 ensemble puis 8, 12 ensemble

Les bornes de connexion du secondaire restent les mêmes pour une sortie sous 8/9 ohm.

J'obtiens les mesures suivantes :

Fréquence (Hz)	200 Hz	1000 Hz	3000 Hz
Tension V1 (V) prim	2,313	2,305	1,999
Tension V2 (V) sec	0,110	0,110	0,095
Rapport 1/m	21,0	21,0	21,0
Z1 (ohm)	(21,0)² x 8 = 3528	idem	idem

Dans le calcul, on a pris Z2 = 8 ohm.

Avec cette valeur on est un peu en dessous des 4500 ohm attendus. Cette vérification permet néanmoins de conclure que nous sommes à même de calculer l'impédance du transformateur vue du primaire.

Concrêtement, comment mesurer directement l'impédance d'entrée du transformateur ?

Pour avoir une mesure directe de l'impédance primaire (celle vue par le montage), il faut travailler sur le transformateur chargé par l'impédance de travail souhaitée (résistance*) et mesurer les grandeurs en entrée :

- tension primaire V1 (= tension aux bornes de l'enroulement)

- courant primaire I1 (= courant à travers l'enroulement)

* Je dis bien une résistance, car un haut-parleur a une impédance qui varie avec la fréquence, notamment du fait de sa composante inductive.

*Par ailleurs, il faut réaliser le montage "aval" et non "amont" en particulier si l'ampèremètre est sur le calibre "mA" car sa résistance interne n'est pas négligeable.

On réalise le montage suivant :

Fig.9.

On applique alors la loi d'ohm en entrée : elle nous donne la valeur de Z1 attendue (formule r5 du tableau 1) pour

f = 400 Hz. Dans l'hypothèse de Kapp (simplification du modèle dans laquelle les impédances de fuite sont nulles et l'impédance magnétisante est infinie).

V1 (V)	I1 (mA)	Z1 (ohm) = V1 / I1 =
2,342 V	0,53 mA	4418 ohm

Appliquons cela sur le transformateur inconnu destiné au tube ECL80 monté en amplificateur audio.

4- Transformateur inconnu pour ECL80 - montage simple.

Ce transformateur ne présente qu'un seul enroulement au primaire et au secondaire. Son utilisation ne permet pas de faire l'adaptation à plusieurs impédances de haut-parleur : le rapport de transformation m étant unique, pour une impédance Z1 primaire imposée par le constructeur (de la lampe), il impose une impédance fixe Z2 de haut-parleur en sortie. C'est ce qu'indique le dessin de la fig.8.

L'analyse du schéma de la fig.8. donne aussi la valeur de m et on trouve m = racine (Z2/Z1) = 1/32,8


Fig.10.	Fig.11.

Pour le montage de la lampe ECL80 avec un transformateur simple, l'impédance primaire doit être de 11000 ohm comme indiqué sur la notice du constructeur Fig.9a. Le transformateur est donc utilisé comme sur la Fig.9b. c'est à dire de manière à ce que l'impédance ramenée au primaire soit celle préconisée par le constructeur.

On s'assurera que la lampe n'est pas surchargée en mesurant le courant d'anode I < 15 mA.


Fig.12a.	Fig.12b.

Pour la détermination du rapport de transformation, j'obtiens les mesures suivantes :

Fréquence (Hz)	200 Hz	1000 Hz	3000 Hz
Tension V1 (V) prim	2,31 V	2,28 V	1,985 V
Tension V2 (V) sec	0,064	0,063	0,055
Rapport 1/m	36,1	36,2	36,1
Z1 (ohm)	(36,1)² x 8 = 10500	idem	idem

Le constat est fait que le rapport de transformation ne varie pas avec la fréquence pour le spectre audio de la parole.

Dans la pratique il n'en sera pas de même : si l'impédance du haut-parleur varie avec la fréquence alors l'impédance Z1 ramenée au primaire variera aussi.

Avec un haut parleur de 8 ohm comme charge, ce transformateur est bien utilisable comme adaptateur d'impédance à la sortie de la lampe ECL80.

5- Transformateur Audax - Type 50-60 - TRS105 ou 5600.

C'est un transformateur pour sortie d'un tube EL84. La notice du constructeur donne :

Fig.13.

Dimensions du noyau : L x H x P = 60 mm x 50 mm x 21 mm

Section centrale du noyau : Ln = 20 mm x P = 21 mm x Hn = 30 mm

Masse : 475 g

Puissance estimée (formule r6.1) : 12 W

Puissance estimée (formule r6.2) : 11 W

Pour ce transformateur, j'ai mesuré :

f = 400 Hz	Calcul de m	V1 = 2,258 V	V2 = 54,1 mV	m=1/41,7
Rs = 3,9 ohm	Loi ohm primaire	V1 = 2,24 V	V2 = 0,293 mV	Z1 = 7650 ohm

Par calcul avec la valeur du rapport de transformation (r4) on trouve

Z1 = Rs / m² = 6794 ohm.

Aux erreurs près sur les pertes diverses, l'ordre de grandeur est tout-à-fait cohérent. On pourrait obtenir mieux avec des courants et tensions plus élevés. J'ai travaillé avec un GBF sortie 50 ohm, ce qui ne cause aucun problème mais ne permet pas d'avoir des courants très élevés.

Remarque.

Les transformateurs destinés aux étages de sortie à transistors sont alimentés en basse tension. Ils ont un rapport de transformation m faible : souvent 0,5 ou 1. Attention à ne pas les soumettre à une forte tension car leur impédance primaire est basse.

C'est le cas du transformateur AUDAX TRS105 comme le montre cet extrait de tableau de biblio 5.

Fig.14.

Mesures.

Primaire (2 enroulements) Secondaire (1 enroulement)

Rp1 = 1,9 ohm Lp1 = 11 mH Rpt = 4,8 ohm Rs1 = 1 ohm

Rp2 = 2,9 ohm Lp2 = 11 mH Lpt = 51 mH Ls1 = 42 mH

Ce transformateur peut être utilisé en sortie d'amplificateur audio mais aussi comme transformateur modulateur pour un émetteur AM.

6- Conclusion générale.

La caractérisation d'un transformateur audio n'est pas très compliquée à réaliser.

Les chiffres sont cohérents : que l'on utilise la méthode de calcul par m² ou directement avec la loi d'ohm en charge.

Les transformateurs ayant un enroulement primaire et un enroulement secondaire peuvent être utilisés dans des situations différentes à la condition que la charge soit telle que son image au primaire corresponde à la valeur recherchée, autrement dit :

- une impédance imposée au secondaire engendre une impédance image au primaire ;

- une impédance recherchée au primaire nécessite une impédance de charge donnée au secondaire.

Par exemple, notre transformateur Audax 5600 peut convenir à l'ECL80 (Z1 = 11000 ohm) avec un haut-parleur de 6,3 ohm ou bien à l'EL84 (Z1 = 4500 ohm) avec un haut-parleur de 2,5 ohm.

Dans tous les cas, il faudra respecter la puissance maximale.