摩托罗拉GP3688对讲机充电器电路原理分析

　　下图摩托罗拉GP3688充电座的电路原理图，图中电阻缺省单位为“欧姆”，电容缺省单位为“微法”。

　　1．电路组成

    该充电器使用了3块集成电路：IC1，78L05三端稳压器；IC2，LM324NW四运算放大器；IC3，单片机CF745。IC1和电容C1～C4构成了一个经典的+5V电源电路，供给四运算放大器和单片机使用。单片机CF745与其外围器件构成了充电器主控电路。

　　耍弄懂充电器座的工作原理，须先弄清单片机CF745-04/P的引脚配置及功能。CF745-04/P为美国微芯科技公司（MicroChipTechnology）生产的一款低功耗高速CMOS8位微控制器，属于非标准产品，微芯官网上没有它的数据资料，可以参考PIC16C54C的数据手册。其引脚排列如右图所示。

　　(14)脚(VDD)为芯片的供电端，⑤脚(Vss)为芯片逻辑电路和I/O脚的参考地；内部在工作电压5v、时钟频率3.58MHz时耗电不到2mA。CF745-04/P具有两个双向I/O端口，12条I/O线(端口A:RA0～RA3，输入电平：TTL；端口B：RB0～RB7，输入电平：TTTL)；③脚(TOCKl)是内置8位可编程定时器，计数器施密特触发器的外部信号输入端，不用时须接VDD或Vss；④脚（/VPP）为单片机复位信号的输入端，低电平有效。该脚同时兼作编程电压输入端。当施加在该脚的电压为高于VDD的编程电压时，可对其内置的512字节（12比特）EPROM进行写操作。

　　CF745-04/P使用的指令为精简指令集，具有33条指令。

　　CF745-04/P的EPROM为一次性的OneTimePro-grammable，正常情况下施加在该脚的电压不得高于VDD以免进入编程状态，损坏芯片；(16)脚(OSCl/CLKIN)为晶振输入端或外部时钟信号输入端；(15)脚(OSC2/CLK-OUT)为晶报输出端或外部时钟信号输入端。

　　2．工作原理简述
　　
　　在充电座底部粘贴的标签上印有表示充电功能状态的指示灯说明。(1)红灯闪烁：电池不可充电或放置不当；(2)黄灯闪烁：电池电压过低，处于小电流预充状态，等待电压达迅速充电门限时进入快充状态；(3)红灯常亮：处于快速充电状态；(4)绿灯闪烁：

　　电池接近充满(90%容量)；(5)绿灯常亮：电池已充满。

　　使用内置有A/D转换器的单片机配合内置软件作主控实现上述功能十分方便，采用没有内置A/D转换器的CF745-04/P单片机，配合比较器也能实现上述功能，只是要多使用一块芯片。然而遗憾的是：图1中的lC2(LM324)中的4个运算放大器，其中1个闲置未用，另外3个均未同电池发生关联。这就是说，在硬件具备实现这些功能的条件下，该充电器放弃了上述功能中的l、2、4、5。

　　接上电源适配器后，78L05输入得电输出+5V，电路执行如下动作：(1)比较器A、C和D反相输入端对地电压为0V，比较器A和C输出高电平；(2)单片机执行上电复位(PowerOnReset)，内置程序设定的输出端口(RA0～RA3、RBl)输出为“0”，Q4反偏截止、Q1关闭；(3)电池放人充电座前，Q2正偏导通、Q3反偏截止，16V电压通过02、R4和D2加到了充电器“+”极输出电极上，充电器“+”和“-”输出端存在略低于16V的电压；电池放入充电座后，Q2正偏导通、Q3正偏导通，比较器A、C和D反相输入端对地电压升高至1.5V左右，比较器C翻转，输出由“l“跳变为“0”，输入到单片机的输入端口RB4，单片机程序启动充电程序：RAO输出高电平，红色LED点亮，RB1开始输出方波脉冲，周期约140ms，占空比约为3:1。通过Q4驱动开关管Ql间歇工作（导通和截止交替工作），以脉冲电流对电池充电，可以消除或减轻镉镍和镍氢电池的记忆效应。

　　如前所述，由于4个比较器均未同电池发生关联，因此该充电器不具备电池端电压检测功能，也不具备电池过热保护功能；该充电器是否具有电池充满自停功能，通过对图l的分析存在两种可能：(l)利用单片机的定时器定时关闭RB1输出的方波脉冲：

　　(2)随着时间的延续，电池的端电压逐渐升高，最终导致Q3退出导通状态，比较器C翻转回高电平，内置程序检测到这一变化时，RB1停止输出方波脉冲。由于Q3退出导通状态时电池电压已接近输入电压，远高于电池的充电终止电压，会损坏电池。实测表明：

　　不管给6节电池充电还是将充电器输出电极短路，充电器都以同样的周期输出脉冲电流。外接5.lΩ测试时，充电器指示灯多次出现过由“红”转“绿”。由于电阻两端电压不会变化，没有导致03退出导通状态的条件，指示灯能够由“红”转“绿”，说明采用方案断①的可能性较大。改用GP3688原厂电池（6节MAGONE1400mAh镍氢电芯）测试，约75分钟指示灯由“红”转“绿”，RB1输出的方波脉冲的周期调整到约105ms，占空比约为3：50，转灯时电池电压8.467V。不管使用何种方案，断开输入，时间稍长单片机都将复位，充电器会对电池再充一次电，造成电池过充。

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