GP88S 对讲机充电器的电路原理分析

电台、对讲机是野外地震勘探中不可缺少的辅助生产设备。随着地震勘探的发展,施工范围越来越大,对讲机的需求量也越来越多,目前,一个项目所需的通讯设备少则几十台,多则上百台。而充电器是对讲机不可缺少的附件,它的好坏直接影响着对讲机的使用效果及寿命,因此,充电器的维修也是对讲机维修中的一项重要工作。

GP88S 对讲机是目前使用的主力机型之一,它的充电器设计独特,具有开关电源的特性,使用脉冲涌动充电提高电池的使用寿命,降低镍镉电池和镍氢电池常出现的“记忆”效应,安全稳定且保护功能强大,可以识别电池类型,而且提供合适的充电电流,其指示灯的显示状态明确,给人以耳目一新之感。

GP88S 对讲机的充电器座是由MOTOROLA公司设计制造,主要以电压驱动型脉宽调制控制集成电路TL494 为核心元件, 外加EPROM 5180539Y02 和一些外围元件。要弄懂此充电器座的工作原理,须先弄清TL494 的管脚的配置及其功能以及电池的电路结构。
TL494 管脚配置及其功能

TL494 的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。图1 是它的管脚示意,其中1 、2 脚是误差放大器Ⅰ的同相和反相输入端;3 脚是相位校正和增益控制;4 脚为间歇期调理,给它加0～3.3V 电压时可使截止时间从2 %线性变化到100 %;5 、6 脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容;7 脚为接地端;8 、9 脚和11 、10 脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12 脚为电源供电端;13 脚为输出控制端,该脚接地时为并联单端输出方式,接14 脚时为推挽输出方式;14 脚为5V 基准电压输出端,最大输出电流为10mA ;15 、16 脚是误差放大器Ⅱ的反相和同相输入端。



电池电路结构图

从电池的电路结构(见图2) 可以看出,电池之间用了多个防止电池短路的开关;并在充电2 脚设置了编码寄存器,用于识别电池类型并提供合适的充电电流。从这里还可看出,如果电池是仿冒产品,则不能进行充电。



图3 是GP88S 对讲机的充电器座电路简图,充电器座的充电电压的大小是根据电池类型及其需求来进行调整的,采用脉冲调宽式进行调制,随着充电电池电量的不断增高, TL494 16 脚的电位也随之不断上升,而TL494 8 脚、11 脚的脉宽占空比则不断减小,而调整管的导通或关闭是由TL 494的8脚、11 脚输出的脉冲的占空比来进行调整输出的(输出为脉冲涌动的充电电压) ,占空比的不断减小使充电电压也不断降低,充电电流就越来越小,当电池充电达到预定值时,则无输出电压,显示为绿灯常亮,表示此电池已充满。



充电器的工作原理

　当一个需充电的电池插入充电器座后,首先EPROM 组件的6 脚接收一个编码信号,接着可能出现两种情况:

1) 编号不正确时(即该电池不是正规的MOTOROLA 产品) ,EPROM 2 脚输出一个高电平,输入到TL494 2 脚的电平为高电平,使TL494 的8 脚、11 脚不能输出方波信号,即无输出充电电压,红灯闪烁,这表示不能充电;

2) 编号正确时,7 脚接收一个信号,2 脚输出低电平,输入到TL494 2 脚,即差分放大器Ⅰ的反相输入端IN - 。然后EPROM 1 脚和TL494 3 脚均输入低电平, TL494 16 脚进行分压,电位低于4V ,这就使TL494 8 脚、11 脚输出宽度一定的方波信号,对调整管进行调制,此时红灯常亮,表示可以充电。

面临的问题及解决方案

虽说GP88S 对讲机充电器座具有上述的诸多优点,但在我们实际工作中,发现它的损坏率非常大,这与我们的工作环境和使用方法有关。该充电器要求输入电压在16 ±20 %V ,而且还专门配置了一个交流输入经整流的充电头。然而,在野外工作时,因经常不能回到营地,没有220V 交流电压,因而,往往不用充电头,而将充电器直接接到电瓶上进行充电,显然,电瓶电压会超出其规定的范围。另外,若操作人员稍有不慎,将电源接反,就会烧坏其电路及元件,因为该充电器是由贴片式元件组成的,所以,常常大部分组件被烧坏到不可修复的程度,因而造成缺件,特别是EPROM 组件。

针对这种情况,我们不得不根据野外工作的环境特点,利用原电路板和充电座,对其不能修复的充电器进行改造。

1. 改造方案一

第一种方案简单易行,只需增加三个电阻,这时,充电电压是根据充电电流的大小由电阻( 5W 50Ω) 调节的。但此方案输入电压比较大时,给电池

的充电电流相应也比较大,对电池的寿命有较大影响,而且电瓶的耗电量大。图4 是改造后的充电器座电路图。



2. 改造方案二

此方案是第一种方案的改进型。安装时将原充电器中的PNP 调整管换成NPN 的三极管(2M6121) 。由于用了调整三极管,因此,此方案中,无论输入电压如何变化,给电池的充电电压都恒定,输出电压总在9～10V ,对电池寿命影响比第一方案小,耗电量也比第一方案要小。图5 是按方案二改造后的充电器电路图。



结束语

虽然以上介绍的这两个应急改造方案牺牲了原充电器的独特优异特性,但是,作为在野外应急是行之有效的办法,尽管如此,我们仍然建议大家尽量修复原装充电器,以延长电池的使用寿命。