用户线接口电路芯片HC55181的原理及应用

摘要：HC55181是intersil公司生产的RSLIC18系列中的一款用户线接口电路(SLIC)芯片。它不仅支持ＰＯＴＳ电话业务，而且能传输多种振铃信号，并可通过逻辑电平来控制器件的工作状态，此外还具有超温自动保护功能以及电路设计简单、功耗低等优点。文中介绍了HC55181的主要性能、工作原理和实际应用电路。

ＨＣ５５１８１是ｉｎｔｅｒｓｉｌ公司的ＲＳＬＩＣ１８系列产品中的一款用户线接口电路?ＳＬＩＣ?芯片。它不仅支持ＰＯＴＳ电话业务，而且能传输多种振铃信号，并可通过逻辑电平控制器件的工作状态。ＨＣ５５１８１可以在１００Ｖ电压下工作，它可以直接把振铃电压信号传输到用户线的终端。通过高压操作，其用户回路的传输距离可以扩展到５ｋｍ以外。此外，ＨＣ５５１８１还具有如下特点：

●功耗很低，待机时的功耗仅５０ｍＷ?

●振铃信号波形为梯形或郑玄波；

●振铃峰值电压幅度可达到９５Ｖ；

●带有ＣＯＤＥＣ振铃接口；

●可自动检测用户摘机或挂机；

●具有内部关断和指示报警功能；

●采用高压隔离技术设计；

●使用外部元件较少。

１　ＨＣ５５１８１的引脚功能

ＨＣ５５１８１采用２８ 脚ＰＬＣＣ封装，其引脚排列如图１所示，各引脚的功能如下?

脚１，２８（ＴＩＰ，ＲＩＮＧ）：分别为ＴＩＰ和Ｒｉｎｇ功率放大器输出脚；

脚２（ＢＧＮＤ）：电池接地端，通常与ＡＧＮＤ（模拟地）相连；

脚３（ＶＢＬ）：电池供电电压低端；

脚４（ＶＢＨ）：电池供电电压高湍；

脚５，６（ＳＷ＋、ＳＷ－）：内部开关；

脚７（ＳＷＣ）：器件内部开关控制引脚，该脚电平为“１”时，ＨＣ５５１８１器件内部的开关断开；该脚电平为“０”时，器件内部开关接通；

脚８，９，１０（Ｆ２，Ｆ１，Ｆ０）：工作模式控制引脚。用于控制器件的工作模式；

脚１１（Ｅ０）：检测器输出选择控制引脚，该脚电平为“１”时，电路置ＳＨＤ模式；该脚电平为“０”时，电路置ＧＫＤ模式；

脚１２（ＤＥＴ）：检测器输出引脚。用于检测电话的摘、挂机状态；

脚１３（ＡＬＭ）：超温告警输出引脚，当芯片内部温度超过安全工作温度（１７５℃）时，芯片自动掉电以保护器件。

脚１４（ＡＧＮＤ）：模拟接地引脚，使用时可与ＢＧＮＤ引脚连；

脚１５（ＢＳＥＬ）：高、低电池馈电选择引脚端，为“１”时，高电池馈电；为“０”时，低电池馈电；

脚１６（ＮＣ）：空脚，不连；

脚１７（ＰＯＬ）：外部极化电容ＣＰＯＬ 连接引脚，可用于对ＴＩＰ和ＲＩＮＧ的电平翻转时间进行控制；

脚１８（ＶＲＳ）：振铃信号输入引脚；

脚１９（ＶＲＸ）：四线音频信号输入引脚，可输入来自ＣＯＤＥＣ的音频信号；

脚２０（ＶＴＸ）：四线音频信号输出引脚，可将该脚信号输出至ＣＯＤＥＣ的音频输入；

脚２１，２２（ＶＦＢ，－ＩＮ）、：反馈电压控制引脚，可用以完成阻抗匹配；

脚２３（ＶＣＣ）：＋５Ｖ电源引脚；

脚２４（ＣＤＣ）：ＤＣ偏置滤波电容连接端，电容的另一端连接至ＶＣＣ；

脚２５（ＲＴＤ）：铃流滤波环路连接端；

脚２６（ＩＬＩＭ）：环路电流限制编程电阻ＲＩＬ的连接端；

脚２７（ＲＤ）：摘机检测编程电阻ＲＤ连接引脚。

２ ＨＣ５５１８１结构功能

２．１ 内部结构

ＨＣ５５１８１内部含有ＤＣ控制、电池切换、振铃电路、传输检测、检测和控制逻辑、以及二线和四线端口，图２所示是其内部结构功能框图。此外，ＨＣ５５１８１内部还有摘机检测器和地键检测器，它们的工作状态可由Ｅ０引脚来控制，Ｅ０为“１”时，进行摘机检测；为“０时”进行地键检测。而ＤＥＴ输出为“０”时，表示用户摘机；

另外，ＨＣ５５１８１内含逻辑控制开关，可用于进行二线负载自测。其开关引脚ＳＷ＋和ＳＷ－可由／ＳＷＣ引脚控制，／ＳＷＣ为“０”表示闭合；／ＳＷＣ为“１”表示断开。

２．２ ＨＣ５５１８１的工作模式控制

ＨＣ５５１８１的工作模式可由逻辑控制引脚Ｆ２，Ｆ１，Ｆ０来控制。具体的控制方法如表１所列。

表1 HC55181的工作模式设置方法

F2	F1	F0	工  作  模  式
0	0	0	低功耗待机模式
0	0	1	正向激活模式
0	1	1	反向激活模式
1	0	0	振铃模式
1	0	1	正向环路反馈模式
1	1	1	电源关断模式

当Ｆ２Ｆ１Ｆ０为０００时，器件进入低功耗待机模式；而当其为００１时，器件进入正向激活模式，此时系统有两种供电方式。当其为高电池供电时，电路将在挂机状态下传送主叫用户的ＩＤ或其它功能信号，而当用户摘机时，电路则转为低电池供电，以便进行ＤＣ环路反馈和话音传输。ＤＣ环路反馈的主要作用是控制环路ＤＣ电流。它一般通过调节ＲＤ引脚的外接电阻ＲＳＨ来控制环路直流电流，以使其在５ｍＡ～１５ｍＡ范围内变化。通过话音传输可使二线至四线增益（ＴＩＰ，ＲＩＮＧ→ＶＴＸ）为０ｄＢ；或在二线上未加保护电阻ＲＰ的情况下，使四线至二线增益（ＶＲＸ → ＴＩＰ，ＲＩＮＧ）为０ｄＢ。其回波抵消通常采用在ＳＬＩＣ与ＣＯＤＥＣ之间的求和放大器来实现。

当Ｆ２Ｆ１Ｆ０为０１１时，器件进入反向激活模式。该模式同正向激活模式不同的是ＴＩＰ和ＲＩＮＧ的电平发生了改变。该模式下，ＴＩＰ端的电平为－４Ｖ，ＲＩＮＧ端的电平为４Ｖ＋ＶＢＨ。其电平翻转时间由ＰＯＬ引脚所连的极化电容来控制。

Ｆ２Ｆ１Ｆ０为１００时为振铃模式，该模式时，器件可对多种波形的铃流信号进行线性放大，该模式下一般采用高电池供电。其差分铃流增益为８０Ｖ／Ｖ，此时ＴＩＰ、ＲＩＮＧ引脚上的电压分别为：

ＶＴ＝ＶＢＨ／２＋４０ＶＲＳ

ＶＲ＝ ＶＢＨ／２－４０ＶＲＳ

其中ＶＲＳ为铃流信号的输入引脚的电压值。

Ｆ２Ｆ１Ｆ０为０１１时，电路进入掉电模式，该模式时，如果用户线发生故障而使芯片内部温度超过安全工作温度（大约１７５℃），引脚ＡＬＭ、ＤＥＴ的逻辑电平将分别为“０”和“１”，此时除逻辑接口外，整个器件将进入掉电状态，从而使ＴＩＰ和ＲＩＮＧ二引脚处于高阻态，并使电压为０Ｖ。

图3

３　ＨＣ５５１８１的实际应用电路

图３所示是ＨＣ５５１８１的一个实际应用电路。该电路实际上是一个数字环路复用设备上的话路接口。它能够同时进行８路话路通信，并可通过单片机控制每一话路的工作状态，其话路传输距离可达５公里。

图中的Ｆ２、Ｆ１、Ｆ０和Ｅ０是ＳＬＩＣ的逻辑输入控制端，它和ＳＬＩＣ的ＤＥＴ、ＡＬＭ引脚均设计在一片ＣＰＬＤ中，可通过ＣＰＵ的地址访问进行操作。ＶＲＳ铃流源则是通过ＣＰＬＤ中的８ｋＨｚ时钟经过多次分频后产生的５０Ｈｚ方波来实现的。另外，图中的ＶＢＬ、ＶＢＨ端的供电电源可由外接电源模块ＮＭＴ０５７２ＳＺ（Ｎｅｗｐｏｒｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ公司生产的ＤＣ－ＤＣ转换器件）来提供，该器件可以分别提供－４８Ｖ和－７２Ｖ的电压，并通过ＴＩＰ和ＲＩＮＧ引脚直接连到用户线上。

该系统环路在同步配置期间，应先置话路为低功耗状掉电态，即（Ｆ２，Ｆ１，Ｆ０＝１１１），配置完毕后，再置话路为正向激活状态（００１），当系统的一端向另一端振铃呼叫而系统ＣＰＵ接到振铃信令后，可通过ＣＰＬＤ将ＳＬＩＣ设置成振铃模式（１００）。然后进行摘、挂机检测（测ＤＥＴ电平）。此后用户便可摘机并转入通话状态（００１）。

４　结束语

ＨＣ５５１８１作为二、四线转换语音传输接口芯片，具有电路设计简单，性能稳定可靠等优点，能够达到话路传输的各项指标，是话路通信中一款高性价比的ＳＬＩＣ芯片。