Авторизация
Зарегистрироваться

Модуль гальванической развязки и задержки отключения питания для DIY аудиопроцессора в авто

Всем добрый день. Это будет небольшой обзор-заметка. Заканчивается год, а у меня в рамках обзоров остался один незавершенный вопрос. Если кто следил, то в обзоре DIY аудиопроцессора в авто, после установки устройства, я остался с проблемой наводок по линии питания (в динамиках можно было слушать приятный гул генератора на небольшой громкости), а также с проблемой небольшого хлопка в динамиках после выключения питания. Подобные проблемы появились также у людей, кто решил повторить мой проект, и, соответственно возникли вопросы по ликвидации этих недочетов системы.
В ходе поисков вариантов решения, был рожден небольшой модуль гальванической развязки питания (на базе DC-DC преобразователя B1212S-2W) и схемы задержки отключения питания аудиопроцессора. Получился рабочий прототип, который уже успешно прошел испытания. Подробности в обзоре.

С проблемой помех и шумов по линии питания процессора на ADAU1701 я уже сталкивался ранее, при внедрении аудиопроцессора в домашний УНЧ. Там я перепробовал разные варианты схем питания, но все равно приходилось ловить земляную петлю. Так было, пока я не решился попробовать запитать плату DSP от DC-DC преобразователя, который стоял на PiFi I2C DAC для RaspberryPi. Это был DC-DC модуль с гальванической развязкой B0505S. Припаялся к выводам преобразователя на плате и все шумы и помехи исчезли.

Такой же способ я решил применить к аудиопроцессору в авто. Для своего устройства я решил приобрести модуль B1212S-2W. Заказывал в трех местах:


Все рабочие.

Преобразователь выглядит следующим образом:




Пользуясь рекомендациями по подключению данных модулей от одного из производителей (DELUS B-1W & F-1W Series)



собрал на макетной плате небольшую схему из предохранителя 1А, диода, конденсатора (поставил параллельно два по 820 uF) и модуля B1212S-2W. После преобразователя поставил пленочный конденсатор 1,8 uF.:





Собрал и пошел пробовать в авто. Помехи по питанию пропали, сразу тишина, зато хлопок при выключении только увеличился, его стало уже реально слышно, что совсем не хорошо для динамиков. Затем я стал экспериментировать с конденсаторами большой емкости после преобразователя, чтобы придержать падение напряжения на ADAU1701, но B1212S-2W не выдержал таких издевательств. Пришлось заказывать новый.

В то же время, надо было решать вопрос с хлопком при выключении. Единственной идеей тогда было поставить реле задержки выключения питания, которое я даже заказал. (DC 12 В светодиодный цифровой дисплей домашней автоматизации реле задержки Триггера времени цепи таймер управления цикл Регулируемый переключатель релейный модуль) Но мне не нравился вариант, что реле должно всегда находиться в рабочем состоянии с действующим питанием.

Я начал поиск в сети различных схем задержки отключения питания, которые я смог бы реализовать. Для многих обитателей муськи это элементарные вещи, а для меня это реально вопрос).

Нашел следующую схему, которая мне понравилась своей простотой, а главное тем, что необходимые детали у меня были в наличии:



На базе неё я подготовил следующую схему своего модуля фильтра питания и устройства задержки выключения:



В данной схеме время задержки отключения питания задается емкостью конденсатора С1 (я использовал конденсатор 820 uF), а также резистором R2. При номинале резистора в 1кОм время задержки составило 2-3 секунды, я поставил резистор 3кОм, тем самым увеличив время выключения до 8-10 секунд, решил перестраховаться, так как не знаю, как быстро отключаются полностью усилители.

Нашел небольшое 12В реле от схемы защиты старого усилителя сабвуфера, VT1 – простой биполярный NPN транзистор.
Так как напряжение в авто при рабочем двигателе составляет около 14,2В, то я решил добавить в схему стабилитрон на 12В (5Вт) с балластным резистором 8,2 Ом (я использовал резисторы 3Ом+4,7Ом, 2Вт). Тем самым напряжение питания на DC-DC преобразователе B1212S-2W теперь не превышает 12,6В. На выходе DC-DC преобразователя пришлось поставить конденсатор С3 емкостью 1,8 мкФ, больше не было в наличии.
По всем линиям питания закрылся предохранителями 1А.

Схему изначально планировал собрать на макетной плате, поэтому и разводку платы делал для удобного макетного способа сборки. Делал в KiCAD, чтобы точно знать, что всё влезет с простыми соединениями:






Нашел старый корпус от разобранного ноутбучного БП, и установил свою плату прямо в нем, припаяв и зафиксировав провода питания и сигнала REM +12В:




Не сделал фото установки в авто, было холодно, хотелось сделать быстро, и было не до фото. Просто подключил все провода питания, и сам аудиопроцессор к клеммнику нового фильтра питания.

Включил питание, убедился в отсутствии шумов и помех, а также отсутствии хлопка при выключении, всё заработало как я хотел. Сделал несколько включений и выключений, и обнаружил, что на каждое третье-четвертое включение ADAU1701 не стартует, тишина.
По линии питания добавились конденсаторы, увеличилось время нарастания напряжения и ADAU1701 не хочет стабильно запускаться.
Такая же проблема была и в домашнем УНЧ, но тогда мне подсказал уважаемый dskinder в комментариях к тому обзору (ссылка на комментарий:), и я опять воспользовался советом, и уже прямо в авто добавил к конденсатору С13 на плате ADAU1701 параллельно конденсатор емкостью 1мкФ:



В итоге проблемы с запуском ADAU1701 исчезли, хлопки исчезли, шумы и ставший родным звук генератора тоже покинули систему. На сегодняшний момент все текущие проблемы решены, можно смело пользоваться.

Если у кого есть замечания, или более простые варианты решения, то буду очень рад критике и советам, так как компетентных людей в этой сфере на данном ресурсе очень много.

Файл проекта в KiCAD: power_filter_kicad.zip
Добавить в избранное +67 +111
свернуть развернуть
Комментарии (32)
RSS
+
avatar
  • bdos
  • 28 декабря 2019, 21:20
0
Я про B1212 уже писал
+
avatar
  • Gdenich
  • 28 декабря 2019, 23:59
0
Про B1212S то же знал, просто изначально такой проблемы в авто не ожидал.
+
avatar
  • Boing
  • 28 декабря 2019, 21:38
0
для нуба типа меня самое оно)
а вообзе избавлялся от наводок от блютуса-аукса в бумбоксе от AC тоже B0505 )
+
avatar
+1
Спасибо
+
avatar
  • ektb60
  • 29 декабря 2019, 00:43
0
А в автомобиле, я так понял, не получится использовать для питания блютуз модуля, даже если это будет В1205? В автомобиле напряжение бортовой сети 14,4В. Придется, видимо, В0505 использовать а вход запитывать от DC-DC, какого нибудь.
+
avatar
  • Gdenich
  • 29 декабря 2019, 00:58
+1
Посмотрите выше, я использовал стабилитрон для стабильного питания на уровне 12-12,6В
+
avatar
  • DigiBoy
  • 29 декабря 2019, 22:51
0
Не обязательно связываться с преобразователями от Delus. У Chinfa, Meanwell, Peek можно найти модели преобразователей 12В -> 5В, где входное охватывает диапазон 9-18В и шире.
+
avatar
0
Зацепили больную тему. Недостаток знаний не позволяет решить проблему. Имеется ПК, телевизор в качестве монитора, и акустика с внешним усилителем. В момент ухода ПК в спящий режим на колонках появляется мощный фон. Явная земляная петля. ПК соединен с телевизором по HDMI. ПК заземлен, в телевизоре заземление не предусмотрено. Без подключенного hdmi фона нет. Попытка нагрузить соединительный кабель резистором фон уменьшает незначительно, не окончательно. Радиотехнический кретинизм не позволяет понять физику происходящих процессов и принять правильное решение. Пока поставил обычное реле, разрывающее цепь, но это полумера.
+
avatar
  • Alexis-M
  • 29 декабря 2019, 06:22
0
Не факт что петля. Была в пользовании звуковая карта, при выключения питания тупо отсоединяла свои входы и выходы от всего (типа, грозозащита). Соответственно, при включении компа провод от включенных колонок давал мощнейшие наводки без земляной петли, так как висел в воздухе. Решилось процентов на 70 — 1) заменой сигнального провода колонок на более короткий и более экранированный, 2) допайкой резисторов (100кОм ?) между входом сигнала и аудиоземлей (шунтировать надо, а не нагружать ). Решилось на 100 % установкой реле в цепь питания колонок. Потом поменялась звуковушка… а колонки так через реле и включены были, пока не отслужили свое.
+
avatar
  • Alexis-M
  • 30 декабря 2019, 19:43
0
При выключении давало фон. Опечатался по т9, сорри
+
avatar
  • ksiman
  • 30 декабря 2019, 10:13
0
Прежде всего, проверяйте наличие экрана в кабеле ПК — усилитель.
+
avatar
  • ambuddy
  • 29 декабря 2019, 02:05
+1
Люди пишущие про B0505 и земляную петлю еще себя нубами называют… Как же тогда назвать меня? )))
+
avatar
  • ZeRNoVoz
  • 29 декабря 2019, 02:53
+1
я как обычно половину точно не понял…
+
avatar
  • u3712
  • 29 декабря 2019, 04:42
+4
Одного не понял — зачем в данной схеме «реле»? Никакой смысловой нагрузки на нем нет.
Второй вопрос — зачем поставили столь огромный С1? Если нужна бОльшая выдержка, увеличивайте R2.
Ну, и до кучи — BD139 в качестве ключа на 50 мА?…

Применение легкого MOSFET типа 2N700(2) решает все вышеописанные проблемы.
+
avatar
  • Gdenich
  • 29 декабря 2019, 11:29
+2
Это у Вас так всё легко решается в соответсвии с уровнем вашей компетенции в данной области, а у меня с этим гораздо сложнее, нет пока знаний так взять и проанализировать схему, делаю по готовому. Нашел схему, проверил, что такие детали у меня есть в наличии (много схем на мосфетах, но у меня были только биполярные), проверил — работает, немного дополнил, поделился. Если Вы представите свою более упрощенную схему, будет здорово, и другим участникам полезно, что-то менее габаритное будет проще встроить в готовое устройство.
+
avatar
  • rexen
  • 02 января 2020, 19:06
+1
Вот вариант чего-то похожего на полевике:

— тема на известном радиолюбительском портале Драйв2: www.drive2.com/l/519509349593252826/
:)
— по сути вам надо вместо релюхи вставить первичку DC-DC. Полевик при подаче плюса на затвор просто будет «давать модулю землю».

Только это задержка включения, вам для задержки ыключения надо разрядную цепочку из вашей схемы взять (подобрав номиналы).

Хотя… при плавном разряде транзистор какое-то время в линейном режиме работает — тут надо покумекать по его мощности, чтобы не сгорел или добавлять ещё транзистор-драйвер.
+
avatar
0
а какие способы есть обойти земляную петлю БЕЗ гальванической развязки?
имею блютуз модули разные, сейчас использую на csr64215 в основном, но хочется опробовать и другие.
в общем в чем суть:
модуль подключен к ремоуту автомобильных магнитол, кнопки магнитолы подпаяны через транзисторы к модулу для управления. ну и аукс, понятное дело.
получается если гальванически развязать модуль от магнитолы, то перестанут работать кнопки, а без них никак. csr64215 не шумит, все же остальные модули (с USB, например) слушать невозможно.
+
avatar
  • Alexis-M
  • 29 декабря 2019, 06:31
0
Ну, петлю чисто по питанию обычно никто не делает. Петля идет через аудио землю и питательную землю, так? Можно попробовать передавать сигнал с модуля на магнитолу экранированным кабелем, экран которого (выполняющий функции аудиоземли) с припаян только к одному устройству. ( Могут потребоваться разделительные конденсаторы)
+
avatar
  • puma88ss
  • 29 декабря 2019, 07:41
+1
Так разделительные конденсаторы между каскадами и так вроде везде есть. Давным давно пытался осилить книжку по экранированию, там в итоге как раз и рекомендуют подключать экран с одной стороны. В идеале земляные силовые провода всех блоков должны соединяться в одной точке. Только в машине тяжеловато изолировать блоки от кузова. По идее, не надо давать возможности протекать по сигнальным проводам (экрану) силовым токам.
+
avatar
0
попробую экранированный кабель. спасибо
+
avatar
  • solis
  • 29 декабря 2019, 17:56
0
не поможет. Земля питания магнитолы и земля питания модуля остается одна и та же. Общий провод выхода с модуля — это не земля, как в магнитоле, а взвешенная «средняя» точка, не соединенная напрямую с землей питания. Никакими конденсаторами это не разделить. Помех не будет только в случае если общий провод выхода соединить с массой магнитолы (корпусом машины), но отрицательный провод питания модуля с массой магнитолы при этом соединять нельзя. Так что только модуль гальванической развязки спасет отца русской демократии. Запитайте временно модуль от батарейки (хотя бы от старого мобильника) и убедитесь в отсутствии помех.
Все это опытным путем выяснено еще в конце 90-х, когда появились сд плееры и толпа желающих подключить их к автомагнитолам, приходилось прямо на машинах монтировать наживульку и показывать.
+
avatar
+1
Чот не понял решения и, главное, причины проблемы. А как сделано в машинах с завода? Ведь ни у кого ничего не гудит от генератора и не щелкает.
+
avatar
  • pyyramid
  • 29 декабря 2019, 11:32
+1
Мне такой фильтр помог
+
avatar
  • validall
  • 29 декабря 2019, 18:02
+1
Вот вот. Все можно решить гораздо проще. Встраивал ВТ модуль в китайское радио, но ошибся при покупке и купил модуль не на 3,7В, а на 5. Ну не беда, добавил повышайку. Вылезла проблема — свист на выходе. Поставил между повышайкой и ВТ модулем первый попавшийся дроссель и конденсаторы с обеих сторон. Всё! Тишина.


Да, поскольку дроссель имеет собственное сопротивление, то пришлось чуть поднять напряжение чтобы на модуле снова стало 5В.
+
avatar
  • pesche
  • 29 декабря 2019, 19:31
0
вряд ли при тех токах, что потребляет блютус приемник, дроссель существенно снизит напряжение питания.
он намотан скорее всего 0.2-0.3мм проводом, 1 см на виток, пусть 30 витков.
на тридцати сантиметрах 0.2мм провода потеряется совсем чуть.
+
avatar
  • validall
  • 29 декабря 2019, 21:38
0

Ток 61-67мА. Итого падение напряжения 0,68-0,76В. Чуть поднять пришлось.
+
avatar
  • b2ron
  • 29 декабря 2019, 16:25
0
Тоже всё хотел сделать развязку. Даже все куплено, осталось собрать, но руки не доходят.
Как временное решение была для теста куплена готовая аудио развязка ( s.click.aliexpress.com/e/gu6XzfG ), но что то подсказывает, что нет ничего постоянного чем временное.
Вариант не самый лучший, есть недостатки, но пока стоит
+
avatar
  • ZeRNoVoz
  • 30 декабря 2019, 12:35
0
поправьте ссыль
+
avatar
  • b2ron
  • 30 декабря 2019, 13:01
0
Верная ссылка
aliexpress.ru/item/32861433401.html
+
avatar
  • ringo
  • 01 января 2020, 20:17
0
Купил ADAU1701 V3 чип дип, подключаю по аналогу, фонит зараза вместе с усилителями. Неделю мучаюсь, все усилитель переделываю. Что посоветуете?
+
avatar
  • rexen
  • 03 января 2020, 10:00
0
Во-первых, маловато исходных данных. В идеале — нарисовать схему подключения и обратиться в профильный форум. «Фонить» может по-разному и из-за разных причин.
+
avatar
  • mrtask
  • 09 февраля 2020, 18:10
+2
тоже сделал себе процессор в машину, в похожей конфигурации.Правда еще в машину не ставил

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.