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:

• 1 шт./лот B1212S B1212S-2W DIP-4


• 1 шт./лот B1212S-2W B1212S B1212S-2 B1212 DIP-4
• 1 шт. B1212S-2W DIP-4 Модуль Аутентичные B1212S B1212S-2 DIP B1212

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