Faits :
A.
A._, né en 1967, souffre d'une surdité congénitale bilatérale (sévère à gauche et profonde à droite) et porte des appareils acoustiques (davantage à gauche qu'à droite). Le 6 décembre 2004, il a été engagé comme monteur-électricien par l'entreprise B,_ SA et était, à ce titre, assuré contre le risque d'accident auprès de la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA).
Le 3 mai 2005, alors que A._ se trouvait dans le parking souterrain d'un chantier, deux inconnus ont lancé un pétard qui a explosé à deux mètres derrière lui. Il semble avoir perdu connaissance quelques instants. Après, il n'entendait plus rien et ressentait des vertiges. Un collègue de travail l'a conduit à l'Hôpital C._ où les docteurs D._ et E._ ont posé le diagnostic de probable aggravation de la surdité par traumatisme acoustique (en comparaison au dernier examen audiométrique disponible daté de 1999) et d'acouphènes; les tympans étaient cliniquement intacts (rapport du 23 mai 2005). La CNA a pris en charge le cas.
L'assuré a repris son travail pendant six jours au mois de mai, ainsi que du 9 juin au 6 juillet 2005, puis a totalement cessé de travailler en raison de l'augmentation des vertiges et des acouphènes. Lors d'un contrôle le 19 juillet 2005, le docteur F._ a constaté qu'objectivement, l'aggravation de la surdité diagnostiquée dans les suites de l'accident était revenue au stade initial même si subjectivement, l'assuré se plaignait toujours d'une diminution de son ouïe. Selon le docteur D._, de l'Hôpital C._, A._ présentait un acouphène chronique décompensé et un trouble fonctionnel de l'équilibre dans le contexte d'un trouble de l'adaptation avec réaction mixte anxieuse et dépressive consécutif au traumatisme sonore du 3 mai 2005 (rapport du 11 avril 2006). Après avoir envisagé de clore le cas au 28 février 2006, la CNA y a renoncé et continué à verser les indemnités journalières. Par décision du 28 avril 2006, elle a alloué à l'assuré une indemnité pour atteinte à l'intégrité de 5 % pour la perte de l'audition due à l'accident.
A la demande de la CNA, le docteur G._, psychiatre, a réalisé une expertise (rapport du 1 er octobre 2007). Ce médecin a relevé qu'en 2001, A._ avait souffert d'une dépression et déjà présenté des problèmes de vertiges sans substrat organique. Il a retenu un trouble dissociatif préexistant et réapparu après l'accident du 3 mai 2005 mais sans lien de causalité avec celui-ci à proprement parler. Les troubles manifestés par l'assuré (vertiges, malaises, acouphènes) découlaient de ce trouble dissociatif et s'étaient progressivement amplifiés en réaction à des facteurs de stress et à la non reconnaissance de son ressenti de victime. Par décision du 5 février 2008, la CNA a mis un terme aux prestations avec effet au 15 février suivant, motif pris de l'absence d'un lien de causalité entre les troubles et l'accident assuré. Saisie d'une opposition, la CNA a demandé au docteur H._, de sa division de médecine du travail, de se prononcer (appréciation des 25 juin et 10 juillet 2008). Dans une nouvelle décision du 18 juillet 2008, elle a partiellement admis l'opposition en ce sens qu'elle a alloué une indemnité pour atteinte à l'intégrité complémentaire de 5 % pour le tinnitus qualifié de partiellement compensé selon la table 13 d'indemnisation des atteintes à l'intégrité.
B.
B.a. Par jugement du 13 octobre 2010, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois (ci-après: la cour des assurances sociales) a partiellement admis le recours formé par l'assuré contre la décision du 18 juillet 2008, annulé celle-ci et renvoyé la cause à la CNA pour instruction complémentaire sur le degré de gravité du tinnitus et nouvelle décision sur le droit aux prestations (rente et indemnité pour atteinte à l'intégrité).
B.b. A la suite de ce jugement, la CNA a mis en oeuvre une expertise auprès de l'Hôpital I._ (rapport du docteur J._ du 4 avril 2012). Par décision du 2 mai 2013, confirmée sur opposition le 14 juin 2013, la CNA a maintenu la suppression des prestations au 15 février 2008 et refusé d'allouer une indemnité pour atteinte à l'intégrité pour le tinnitus.
B.c. Par jugement du 16 septembre 2014, la cour des assurances sociales a rejeté le recours formé par l'assuré contre la décision du 14 juin 2013.
C.
A._ interjette un recours en matière de droit public. Il conclut, principalement, au versement, au-delà du 15 février 2008, des prestations légales pour les suites de l'accident du 3 mai 2005; subsidiairement, au renvoi de la cause à l'autorité cantonale ou à la CNA pour complément d'instruction et nouvelle décision dans le sens des considérants.
La CNA conclut au rejet du recours. L'Office fédéral de la santé publique a renoncé à se déterminer.

Considérant en droit :
1.
Le recours est dirigé contre un arrêt final (<ref-law>) rendu en matière de droit public (<ref-law>) par une autorité cantonale de dernière instance (art. 86 al. 1 let. d LTF). Il a été déposé dans le délai (<ref-law>) et la forme (<ref-law>) prévus par la loi. Il est donc recevable.
2.
La juridiction cantonale a relevé que le Tribunal fédéral avait modifié sa jurisprudence en matière de tinnitus (<ref-ruling>) postérieurement au jugement de renvoi qu'elle avait rendu en appliquant l'ancienne pratique. Sous l'empire de celle-ci (voir arrêt U 116/03 du 6 octobre 2003), le Tribunal fédéral considérait que les acouphènes représentaient des souffrances physiques dont la cause devait être recherchée dans un dysfonctionnement plus ou moins important de l'oreille interne. Le caractère adéquat d'une décompensation (défaut d'assimilation psychique) en cas de tinnitus qualifié de "très important" (ou très grave) était à examiner selon la règle du cours ordinaire des choses et l'expérience générale de la vie. En présence d'un tinnitus "léger" ou "important", ou lorsqu'il était établi que cette atteinte ne constituait qu'une cause secondaire de la décompensation psychique constatée, la jurisprudence en matière de troubles psychiques consécutifs à un accident (<ref-ruling>) restait applicable. Pour se prononcer sur l'octroi des prestations, il était nécessaire d'instruire la question de la gravité du tinnitus par une expertise conforme aux exigences formulées à la table 13 d'indemnisation de la CNA. Dans le nouvel arrêt récent (<ref-ruling> précité), le Tribunal fédéral a précisé que les acouphènes ne pouvaient pas être considérés, selon la science médicale actuelle, comme une atteinte physique ou pour le moins, comme une atteinte ayant (obligatoirement) pour origine une cause physique. Dès lors, en présence d'un tinnitus non attribuable à une atteinte à la santé organique objectivable d'origine accidentelle (grâce à des investigations réalisées au moyen d'appareils diagnostiques ou d'imagerie à laquelle associer les acouphènes), le rapport de causalité adéquate avec l'accident ne pouvait pas être admis sans faire l'objet d'un examen particulier comme pour les autres tableaux cliniques sans preuve d'un déficit organique. Cela signifiait qu'en l'absence de lésion organique spécifique, le lien de causalité adéquate entre les acouphènes et l'accident devait être examiné selon les critères objectifs applicables en cas de troubles psychiques.
En l'espèce, la juridiction cantonale a constaté que l'assuré avait présenté, immédiatement après l'accident, une diminution temporaire de l'audition (de mai à juillet 2005), puis une aggravation plus importante, entre février et mars 2006, qui n'était toutefois pas imputable, selon l'avis du docteur J._, au traumatisme acoustique du 3 mai 2005, vu le laps de temps séparant cette dégradation et l'événement en cause. L'assuré souffrait également d'un tinnitus non objectivable lié probablement à l'accident et dont la gravité était difficilement déterminable (entre un tinnitus grave et très grave d'après le médecin précité qui s'était référé à la table 13 d'indemnisation de la CNA). Sur la base de ces informations médicales, la juridiction cantonale a fait application de la jurisprudence en cas de troubles psychiques pour statuer sur le droit aux prestations de l'assuré à raison du tinnitus qu'il présentait. Elle a classé l'événement du 3 mai 2005 dans la catégorie des accidents de gravité moyenne stricto sensu et jugé qu'aucun critère parmi ceux consacrés par cette jurisprudence n'était réuni chez l'assuré. Partant, elle a nié l'existence d'un lien de causalité adéquate entre l'accident et le tinnitus, et confirmé la décision de refus d'une rente ainsi que d'une indemnité pour atteinte à l'intégrité.
3.
3.1. Dans un premier moyen, le recourant se plaint d'une violation de l'art. 29 Cst. en raison d'un défaut de motivation du jugement entrepris. En instance cantonale, il s'était prévalu d'une violation du principe de l'égalité de traitement (art. 8 al. 1 Cst.), invoquant qu'il était injuste de traiter son cas de la même manière qu'un assuré "moyen" présentant un tinnitus alors qu'il était sourd de naissance. Cette circonstance, constituait, selon lui, un facteur de fragilité additionnel aux critères objectifs développés par la jurisprudence pour l'analyse de la causalité adéquate en cas de troubles psychiques consécutifs à un accident. Or, les juges cantonaux n'avaient pas du tout discuté cet argument.
3.2. La jurisprudence a déduit du droit d'être entendu le devoir pour le juge de motiver sa décision, afin que le justiciable puisse la comprendre, la contester utilement s'il y a lieu et exercer son droit de recours à bon escient. Pour répondre à ces exigences, le juge doit mentionner, au moins brièvement, les motifs qui l'ont guidé et sur lesquels il a fondé sa décision; il n'a toutefois pas l'obligation d'exposer et de discuter tous les arguments invoqués par les parties (<ref-ruling> consid. 4.1 p. 88 et les arrêts cités).
3.3. Si les premiers juges ont clairement exposé les principes jurisprudentiels qui ont fondé leur raisonnement, il est vrai qu'ils n'ont pas spécifiquement répondu au grief du recourant sur l'inégalité de traitement. On ne saurait toutefois considérer que celui-ci a été empêché de comprendre la décision entreprise et de l'attaquer utilement en connaissance de cause. Dans la mesure où il a la possibilité de présenter son argumentation devant la Cour de céans, laquelle contrôle librement les considérations juridiques du jugement attaqué, il ne se justifie pas d'annuler le jugement entrepris pour ce motif formel.
4.
4.1. Une décision viole le principe de l'égalité de traitement consacré à l'art. 8 al. 1 Cst. lorsqu'elle établit des distinctions juridiques qui ne se justifient par aucun motif raisonnable au regard de la situation de fait à réglementer ou qu'elle omet de faire des distinctions qui s'imposent au vu des circonstances, c'est-à-dire lorsque ce qui est semblable n'est pas traité de manière identique et ce qui est dissemblable ne l'est pas de manière différente (<ref-ruling> consid.4.4 p. 68; <ref-ruling> consid. 6.1 p. 304; <ref-ruling> consid. 9.1 p. 42 et la jurisprudence citée).
4.2. Le droit à des prestations de l'assurance-accidents suppose un rapport de causalité naturelle et adéquate entre l'accident et le dommage (<ref-ruling> consid. 3 p. 181). La causalité adéquate répond à la nécessité de fixer une limite raisonnable - et supportable pour la communauté - à la responsabilité de l'assurance sociale (<ref-ruling> consid. 5b/aa p. 102; <ref-ruling> consid. 3 p. 111; <ref-ruling> consid. 3d p. 104; arrêt 8C_1040/2012 du 15 mars 2013 consid. 4.2.3.1). Si la causalité adéquate coïncide pratiquement avec la causalité naturelle en présence d'une atteinte à la santé physique (<ref-ruling> consid. 5b/bb p. 103), la jurisprudence soumet cet examen à des règles particulières en cas d'atteinte à la santé sans déficit organique objectivable (<ref-ruling>), compte tenu du fait qu'il est plus difficile, pour ces atteintes, d'apprécier juridiquement si l'accident revêt une importance déterminante dans la survenance du résultat. Il y a alors lieu de se fonder sur le déroulement de l'événement accidentel lui-même (et non sur la manière dont l'assuré a ressenti et assumé le choc traumatique), en considération, selon les circonstances, de certains critères en relation avec cet événement. C'est justement pour parer aux incertitudes liées aux nombreux cas d'espèce et au risque d'inégalité de traitement que l'ancien Tribunal fédéral des assurances a dégagé des critères d'appréciation objectifs qui permettent de juger du caractère adéquat de troubles psychiques consécutifs à un accident (cf. FRÉSARD/MOSER SZELESS, L'assurance-accidents obligatoire, in: Schweizerisches Bundesverwaltungsrecht [SBVR], Vol. XIV, 2 ème éd., n o 89 p. 868). Ces critères objectifs ont été établis en fonction d'un large cercle d'assurés et couvrent également les risques présentés par les personnes qui, sur le plan psychique, assument moins bien l'accident que les assurés jouissant d'une constitution normale en raison d'une prédisposition liée à leur état physique ou psychique (<ref-ruling> consid. 4b p. 135). Aussi, devient-il superflu d'examiner s'il existe d'autres facteurs ayant favorisé la survenance de troubles psychiques (cf. <ref-ruling> consid. 4 non publié). Cela implique, à l'inverse, qu'en cas d'admission du lien de causalité naturelle et adéquate selon ces critères, l'assuré ne se verra pas opposer les conséquences d'une éventuelle prédisposition constitutionnelle dont il souffrait déjà avant l'accident (voir par exemple l'arrêt 8C_380/2011 du 20 octobre 2011). Pour les raisons exposées ci-dessus, le Tribunal fédéral a déjà plusieurs fois refusé de s'écarter de cette jurisprudence en faveur d'une appréciation plus subjective et individuelle qui tiendrait compte des conditions personnelles de l'assuré (SVR 2001 UV n° 8 p. 31; SVR 1999 UV n° 10 p. 31; arrêt U 290/02 du 7 août 2003 consid. 4). Contrairement à ce que pense le recourant, ce procédé ne viole pas le principe de l'égalité de traitement. Il en garantit au contraire le respect, de sorte qu'il n'y a aucune raison de le modifier.
4.3. Le handicap préexistant de l'assuré ne saurait donc être pris en considération dans l'examen de la causalité adéquate.
5.
5.1. Le recourant fait également valoir que l'accident qu'il a subi doit être rangé à la limite supérieure des accidents de gravité moyenne, voire parmi les accidents graves. Des inconnus avaient lancé un gros pétard derrière son dos à seulement deux mètres de l'endroit où il se trouvait. Le bruit de l'explosion, amplifié par l'appareil acoustique qu'il portait, avait été suffisamment fort pour lui faire perdre connaissance un instant. Les premiers juges n'avaient pas apprécié ces circonstances à leur juste valeur.
5.2. La critique n'est pas fondée. En particulier, on ne voit pas que les juges cantonaux n'auraient pas tiré les conséquences qui s'imposent du phénomène d'amplification du bruit provoqué par l'appareil acoustique. Celui-ci peut être relativisé par un autre facteur. Selon le docteur J._, en effet, en présence de troubles d'audition préexistants, l'expérience médicale montre que ceux-ci ont tendance à protéger l'oreille en cas de nouvelle contrainte acoustique excessive (voir la page 5 de son rapport d'expertise). L'absence de lésion organique justifie également de qualifier les forces générées par l'explosion du pétard d'importance moyenne.
5.3. Enfin, même si contrairement à l'opinion exprimée par les premiers juges, les acouphènes présentés par le recourant devraient être appréhendés de la même manière que les douleurs physiques persistantes au sens de la jurisprudence, ceux-ci ne sauraient à eux seuls conduire à la reconnaissance du lien de causalité adéquate vu les éléments d'incertitude relevés par le docteur J._ sur la présence d'un tinnitus très grave. En ce qui concerne les autres critères, on peut renvoyer aux considérations convaincantes des premiers juges.
5.4. En conclusion, le jugement attaqué n'est pas critiquable et le recours se révèle mal fondé.
6.
Le recourant, qui succombe, doit supporter les frais judiciaires et ses propres dépens (art. 66 al. 1 et art. 68 al. 1 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté.
2.
Les frais de justice, arrêtés à 800 fr., sont mis à la charge du recourant.
3.
Le présent arrêt est communiqué aux parties, à la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Vaud et à l'Office fédéral de la santé publique.
Lucerne, le 28 décembre 2015
Au nom de la Ire Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente : Leuzinger
La Greffière : von Zwehl