USB重要性--USB独立供电DIY--从零开始直播

lideng314 · 发表于 2014-2-26 20:46

   今天先开个头，说一下必要性。
   很多人都说USB传的全是数字信号，只要数据没有错误就不会出问题。可事实就这么简单吗？

   我在最初也是这种观点，只要数据没错就行了。可身边发声很多件事情将这个假设彻底否定了。最近的一起就发生在我自己做的解码器LZ-Q1身上，我和朋友的几台机器在接台式机和笔记本的时候效果都非常好，也没有任何低噪。但有一天，笔记本不在旁边，就把LZ-Q1接到了一台用作下载机的破烂台式机A上，听了几首歌觉得还行，但当我把歌曲停掉时，我发现我听到了硬盘读写数据的微弱电流噪声，特别仔细听偶尔听得到，放歌的时候就完全听不出来了。马上头就大了。
   对于玩hifi又比较追求完美的人说，必须要把这个问题找出来。接下来几天里就开始慢慢找原因，又找了另一台式机B发现不存在此个问题。没办法，只有用排除法，一点一点的把B台式机的部件换到A台式机里面，当最后换到电源时就好了。。。好了。。。该死的山寨电源，浪费laozi这么多时间。

   在当初设计LZ-Q1的时候为了便携性使用了USB供电，当时考虑到USB供电的不稳定性所以在稳压前已经特别加强了滤波的，一般的电源的噪声都可以滤除掉的。除了这个山寨电源，看来那群玩高端hifi的人加电源处理还是有道理的。特别是当电源特别不稳定时，电源处理的效果就更能体现出来了。

   从现象在来分析一下原因: 一般的USB界面，对数据的影响不大不会造成数据的错误，但USB界面都有晶振，晶振是需要稳压供电的，可是当USB端的电压波动时，就算有稳压芯片滤波，但仍然有少量的USB端的波动传到了晶振的供电，这个就直接影响到了时钟的性能。所以也就存在了换条USB线也可能影响声音的情况，毕竟不同的USB线LCR参数不一样，这也会轻微改变USB供电的波动特性。（这里只是说一下我对USB的看法，欢迎交流，不要一砖头拍死）

   扯了这么多，总而言之USB对供电有要求，就有了这篇USB独立供电的帖子。
   入正题吧，就是做一个USB独立供电装置，给USB界面或解码器供电。

   先发张USB接口定义图：

补充内容 (2014-3-19 17:00):
上图5V-应该为GND，多谢10楼和14楼指正

yidu · 发表于 2014-2-26 21:20

看直播

lideng314 · 发表于 2014-2-26 21:36

构思了几天，先把今天画的电路图发上来。
QQ截图20140226213653.png

yidu · 发表于 2014-2-26 22:30

lideng314 发表于 2014-2-26 21:36
构思了几天，先把今天画的电路图发上来。

ADUM4160 这个就可以简单好用

lideng314 · 发表于 2014-2-26 22:48

yidu 发表于 2014-2-26 22:30
ADUM4160 这个就可以简单好用

只可惜它只支持USB1.0和USB1.1，不支持USB2.0啊

59401 · 发表于 2014-2-27 08:56

本帖最后由 59401 于 2014-2-27 09:55 编辑

通过PC地线串过来的干扰才是最终的干扰，所以做的绝的就是全隔离了，拿个高速的USB隔离器来搞才有玩头。

感觉像秋天 · 发表于 2014-2-27 20:58

不错！很受教！

lideng314 · 发表于 2014-2-27 23:40

   上接3楼。
   先说一下电路设计吧。可以看到电路图上有2个继电器，可以自己分析一下作用。
   左上角USB_IN接电脑，右上角USB_OUT接解码器。左下角USB_power接充电器。

   当左上角的USB_IN没有连接到电脑，或者电脑USB口误供电，继电器保持常态，左下角USB_power通过两片TP4056分别给两块电池充电。而TP4056是非常常见的锂电池充电芯片，便宜量又足。

   当左上角的USB_IN连接电脑，继电器吸合，电池变为串联形式，通过LT1084给右上角USB_OUT接的解码器供电。第二个继电器也吸合，将充电器完全断开，避免的开关电源噪声的串入。

估计有人疑问为啥要这样设计？
   1.为什么选电池而不是变压器？
   首先优质的变压器真的不便宜，220V最好还要加成品的滤波器，输出端还要加很好的稳压电路才能将电源纹波滤除。
   用电池反而简单方便，更多的是可以配合LZ-Q1，比如出行的时候谁会带一个死沉的变压器。而我一般选择包里放台笔记本，一个LZ-Q1，一个USB独立电源，再加个耳机比如IE80，so就算出差也能享受如此美妙的音乐，何乐而不为。
   说不定以后还加个手机充电功能，就可以给手机充电了，真是居家必备良器。

   2.为什么是两节电池串联？
   这个估计很多人都知道，两节锂电池串联电压电压大约6.6-8.4V，后面就可以用优质的线性稳压IC了。
   如果只用一节电池，电压也就3.3-4.2V，就需要开关电源升压了。优质的开关电源真的不好设计，考虑因素很多，还不如线性稳压来的直接。

ba5ham · 发表于 2014-2-28 16:48

做根双头的USB线可以解决电脑干扰的问题吧？接电脑端USB口这端的USB插头只焊中间两个数据信号脚，另一个 USB 插头焊最外侧两个5V供电的引脚，然后这个USB头接5V电池或直流电源，接DAC侧的这头的USB 插头正常接来自上面两个USB头的四根线,打算这么试试

laibu88 · 发表于 2014-2-28 17:07

一楼的5V-应该是GND吧。

lideng314 · 发表于 2014-3-3 06:37

前两天有事情，今晚继续

awei0822 · 发表于 2014-3-3 12:39

按楼主的分析，电源的波动影响到了振荡器，从而产生了噪声，楼主可以用电池经稳压后直接供电给振荡器，看看能不能消除噪声？

lideng314 · 发表于 2014-3-18 23:38

awei0822 发表于 2014-3-3 12:39
按楼主的分析，电源的波动影响到了振荡器，从而产生了噪声，楼主可以用电池经稳压后直接供电给振荡器，看看 ...

有这一层意思，在影响系统中电源真的很重要。

这段时间有点忙，得抓紧时间搞了

fsboy73 · 发表于 2014-3-19 01:28

图错了应该是5v和地线。

iaibic123 · 发表于 2014-3-19 09:46

学习学习

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