GP88S 對講機充電器的電路原理分析

　電台、對講機是野外地震勘探中不可缺少的輔助生產設備。隨著地震勘探的發展,施工範圍越來越大,對講機的需求量也越來越多,目前,一個項目所需的通訊設備少則幾十台,多則上百台。而充電器是對講機不可缺少的附件,它的好壞直接影響著對講機的使用效果及壽命,因此,充電器的維修也是對講機維修中的一項重要工作。
    GP88S 對講機是目前使用的主力機型之一,它的充電器設計獨特,具有開關電源的特性,使用脈衝涌動充電提高電池的使用壽命,降低鎳鎘電池和鎳氫電池常出現的“記憶”效應,安全穩定且保護功能強大,可以識別電池類型,而且提供合適的充電電流,其指示燈的顯示狀態明確,給人以耳目一新之感。
    GP88S 對講機的充電器座是由MOTOROLA公司設計製造,主要以電壓驅動型脈寬調製控制集成電路TL494 為核心元件, 外加EPROM 5180539Y02 和一些外圍元件。要弄懂此充電器座的工作原理,須先弄清TL494 的管腳的配置及其功能以及電池的電路結構。

TL494 管腳配置及其功能
    TL494 的內部電路由基準電壓產生電路、振蕩電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器、脈寬調製比較器以及輸出電路等組成。圖1 是它的管腳示意,其中1 、2 腳是誤差放大器Ⅰ的同相和反相輸入端;3 腳是相位校正和增益控制;4 腳為間歇期調理,給它加0～3.3V 電壓時可使截止時間從2 %線性變化到100 %;5 、6 腳分別用於外接振蕩電阻和振蕩電容;7 腳為接地端;8 、9 腳和11 、10 腳分別為TL494內部兩個末級輸出三極體集電極和發射極;12 腳為電源供電端;13 腳為輸出控制端,該腳接地時為並聯單端輸出方式,接14 腳時為推挽輸出方式;14 腳為5V 基準電壓輸出端,最大輸出電流為10mA ;15 、16 腳是誤差放大器Ⅱ的反相和同相輸入端。
 

電池電路結構圖
    從電池的電路結構(見圖2) 可以看出,電池之間用了多個防止電池短路的開關;並在充電2 腳設置了編碼寄存器,用於識別電池類型並提供合適的充電電流。從這裡還可看出,如果電池是仿冒產品,則不能進行充電。
 
    圖3 是GP88S 對講機的充電器座電路簡圖,充電器座的充電電壓的大小是根據電池類型及其需求來進行調整的,採用脈衝調寬式進行調製,隨著充電電池電量的不斷增高, TL494 16 腳的電位也隨之不斷上升,而TL494 8 腳、11 腳的脈寬占空比則不斷減小,而調整管的導通或關閉是由TL 494的8腳、11 腳輸出的脈衝的占空比來進行調整輸出的(輸出為脈衝涌動的充電電壓) ,占空比的不斷減小使充電電壓也不斷降低,充電電流就越來越小,當電池充電達到預定值時,則無輸出電壓,顯示為綠燈常亮,表示此電池已充滿。
 

充電器的工作原理
　當一個需充電的電池插入充電器座后,首先EPROM 組件的6 腳接收一個編碼信號,接著可能出現兩種情況:
1) 編號不正確時(即該電池不是正規的MOTOROLA 產品) ,EPROM 2 腳輸出一個高電平,輸入到TL494 2 腳的電平為高電平,使TL494 的8 腳、11 腳不能輸出方波信號,即無輸出充電電壓,紅燈閃爍,這表示不能充電;
2) 編號正確時,7 腳接收一個信號,2 腳輸出低電平,輸入到TL494 2 腳,即差分放大器Ⅰ的反相輸入端IN - 。然後EPROM 1 腳和TL494 3 腳均輸入低電平, TL494 16 腳進行分壓,電位低於4V ,這就使TL494 8 腳、11 腳輸出寬度一定的方波信號,對調整管進行調製,此時紅燈常亮,表示可以充電。

面臨的問題及解決方案
    雖說GP88S 對講機充電器座具有上述的諸多優點,但在我們實際工作中,發現它的損壞率非常大,這與我們的工作環境和使用方法有關。該充電器要求輸入電壓在16 ±20 %V ,而且還專門配置了一個交流輸入經整流的充電頭。然而,在野外工作時,因經常不能回到營地,沒有220V 交流電壓,因而,往往不用充電頭,而將充電器直接接到電瓶上進行充電,顯然,電瓶電壓會超出其規定的範圍。另外,若操作人員稍有不慎,將電源接反,就會燒壞其電路及元件,因為該充電器是由貼片式元件組成的,所以,常常大部分組件被燒壞到不可修復的程度,因而造成缺件,特別是EPROM 組件。
    針對這種情況,我們不得不根據野外工作的環境特點,利用原電路板和充電座,對其不能修復的充電器進行改造。
1. 改造方案一
第一種方案簡單易行,只需增加三個電阻,這時,充電電壓是根據充電電流的大小由電阻( 5W 50Ω) 調節的。但此方案輸入電壓比較大時,給電池
的充電電流相應也比較大,對電池的壽命有較大影響,而且電瓶的耗電量大。圖4 是改造后的充電器座電路圖。
 
2. 改造方案二
    此方案是第一種方案的改進型。安裝時將原充電器中的PNP 調整管換成NPN 的三極體(2M6121) 。由於用了調整三極體,因此,此方案中,無論輸入電壓如何變化,給電池的充電電壓都恆定,輸出電壓總在9～10V ,對電池壽命影響比第一方案小,耗電量也比第一方案要小。圖5 是按方案二改造后的充電器電路圖。
 

結束語
    雖然以上介紹的這兩個應急改造方案犧牲了原充電器的獨特優異特性,但是,作為在野外應急是行之有效的辦法,儘管如此,我們仍然建議大家盡量修復原裝充電器,以延長電池的使用壽命。