双路电压转换控制芯片、双路电压转换器和电子式电能表的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子领域，尤其涉及双路电压转换控制芯片、双路电压转换器和电子式电能表。
【背景技术】
[0002]目前，在电子式电能表的应用中，有两路共地的电源，一路输出+12V(供电至通讯模块)，一路输出+5V(供电至单片机)。而在实际应用中，通常采用相互独立工作的BUCK结构的降压转换器(+12V输出)和LDO线性稳压器(+5V输出)实现双路电压的输出。
[0003]所述BUCK结构的降压转换器为一种常用的电压转换器的拓扑结构，其利用电感作为储能元件，以实现电压转换功能。所述LDO线性稳压器利用工作在线性区域的晶体管或者FET场效应管，输入电压减去超额电压以产生经调节的输出电压。所述LDO线性稳压器结构简单，但是其输入/输出电压差较大，效率较低且易温升较高。出于散热的考虑，所述LDO线性稳压器通常采用S0T-89独立封装，无法与BUCK结构的降压转换器集成，以至增加了整个方案的体积和成本。另外，所述LDO线性稳压器的使用也会降低整个系统的效率，且，过高的温升也降低了整个系统的可靠性。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述问题，提供一种双路电压转换控制芯片、双路电压转换器和电子式电能表，其能够实现双路电压转换的功能，替代现有分离的BUCK结构和线性稳压器的组合，不但解决线性稳压器所造成的温升较高的问题，而且可以实现当第一输出电压出现故障时，并不影响第二输出电压，且通过使用双路电压转换控制芯片可以节约系统板的空间。
[0005]依据本实用新型的一方面，提供一种双路电压转换控制芯片，包括:一BUCK电路和一电荷栗电路，所述BUCK电路的输入端与一外部输入电压电连接；当所述BUCK电路的输出电压小于或者等于一第一阈值时，所述电荷栗电路的输入端与外部输入电压电连接；当所述BUCK电路的输出电压大于所述第一阈值时，所述电荷栗电路的输入端电连接至所述BUCK电路的输出端。
[0006]在本实用新型一实施例中，所述BUCK电路包括:第一场效应管、第二场效应管、第一驱动单元和运算放大器;所述第一场效应管的栅极电连接至所述第一驱动单元的第一输出端，所述第一场效应管的源极电连接至所述第二场效应管的漏极，所述第一场效应管的漏极与外部输入电压电连接;所述第二场效应管的栅极电连接至所述第一驱动单元的第二输出端，所述第二场效应管的源极接地;所述运算放大器的第一输入端连接第一基准电压，所述运算放大器的第二输入端电连接至所述BUCK电路的输出端，所述运算放大器的输出端电连接至所述第一驱动单元的第一输入端。
[0007]在本实用新型一实施例中，所述芯片电连接至外部的第二电容和第四电容，其特征在于，所述电荷栗电路包括:第三场效应管、第四场效应管、第五场效应管、第六场效应管、第七场效应管、第二驱动单元、二极管、比较单元和比较器;所述第七场效应管的栅极电连接至所述第二驱动单元的第一输出端，所述第七场效应管的漏极电连接至所述BUCK电路的输出端，所述第七场效应管的源极电连接至所述二极管的正极;所述第三场效应管的栅极电连接至所述第二驱动单元的第二输出端，所述第三场效应管的源极分别电连接至所述第五场效应管的漏极和所述二极管的负极，所述第三场效应管的漏极电连接外部输入电压;所述第五场效应管、第六场效应管的漏极分别电连接至所述第二电容的两端，所述第五场效应管、第六场效应管的栅极分别电连接至所述第二驱动单元的第三输出端和第四输出端，所述第五场效应管、第六场效应管的源极电连接至所述电荷栗电路的输出端;所述第四场效应管的漏极电连接至所述第六场效应管的漏极和所述第二电容的一端，所述第四场效应管的栅极电连接至所述第二驱动单元的第五输出端;所述比较器的第一输入端连接第二基准电压，所述比较器的第二输入端电连接至所述电荷栗电路的输出端，所述比较器的输出端电连接至所述第二驱动单元的第一输入端;所述比较单元的第一输入端电连接至外部输入电压，所述比较单元的第二输入端电连接至所述电荷栗电路的输出端，所述比较单元的输出端电连接至所述第二驱动单元的第二输入端。
[0008]在本实用新型一实施例中，所述第一阈值由第一基准电压决定，所述第一阈值设置为所述第一基准电压的95%。
[0009]在本实用新型一实施例中，当所述BUCK电路的输出电压小于或者等于所述第一阈值时，所述第三场效应管导通，所述第七场效应管截止，所述电荷栗电路的输入端电连接至外部输入电压;或者当所述BUCK电路的输出电压大于所述第一阈值时，所述第三场效应管截止，所述第七场效应管导通，所述电荷栗电路的输入端电连接至所述BUCK电路的输出端。
[0010]在本实用新型一实施例中，在所述芯片内部或者在所述芯片外部设置第二电容和第四电容。
[0011]在本实用新型一实施例中，所述BUCK电路进一步包括:一第一电阻和一第二电阻；所述第一电阻的一端电连接至所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第一电阻和第二电阻的共同连接点电连接至所述运算放大器的第二输入端，并且通过改变第一电阻和第二电阻的阻值以调整所述BUCK电路的输出电压。
[0012]在本实用新型一实施例中，所述电荷栗电路进一步包括:第三电阻、第四电阻、第一电流源和第二电流源;所述第三电阻的一端电连接至所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地，所述第三电阻和第四电阻的共同连接点电连接至所述比较器的第二输入端，所述第三场效应管的漏极通过所述第一电流源电连接至外部输入电压，所述第七场效应管的漏极通过所述第二电流源电连接至所述BUCK电路的输出端，并且通过改变第三电阻和第四电阻的阻值以调整所述电荷栗电路的输出电压。
[0013]在本实用新型一实施例中，当所述运算放大器所接收到采样电压与第一基准电压不相同时，所述第一驱动单元产生一第一控制信号以控制第一场效应管和第二场效应管的导通或截止，进而使所述BUCK电路的输出电压为一恒值。
[0014]在本实用新型一实施例中，当所述运算放大器所接收到的采样电压小于所述第一基准电压时，所述第一驱动单元产生一第一控制信号并传送至第一场效应管和第二场效应管，以使所述第一场效应管导通且所述第二场效应管截止;或者当所述运算放大器所接收到的采样电压大于所述第一基准电压时，所述第一驱动单元产生一第一控制信号并传送至第一场效应管和第二场效应管，以使所述第一场效应管截止且所述第二场效应管导通。
[0015]在本实用新型一实施例中，当所述电荷栗电路的输入端的电压值小于所述电荷栗电路的输出端的电压值的2倍时，所述第二驱动单元根据所述比较单元输出的信号而产生一第二控制信号并传送至所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管和所述第六场效应管，以使所述第三场效应管导通或截止，所述第四场效应管和所述第五场效应管导通，第六场效应管截止，并通过第三场效应管导通或截止使得所述电荷栗电路的输出电压为一恒值。
[0016]在本实用新型一实施例中，当所述比较器所接收到的采样电压小于所述第二基准电压时，所述第二驱动单元根据所述比较器输出的信号而产生一第三控制信号，进而控制所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通或截止，并通过所述第三场效应管导通而使所述第一电流源给所述第二电容和第四电容充电，从而使所述电荷栗电路的输出电压升高至一恒值;或者当所述比较器所接收到的采样电压大于所述第二基准电压时，所述第二驱动单元根据所述比较器输出的信号而产生一第三控制信号，进而控制所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通或截止，并通过使所述第三场效应管截止而停止给所述第二电容和所述第四电容充电，从而使所述电荷栗电路的输出电压降低至一恒值。
[0017]在本实用新型一实施例中，当所述电荷栗电路的输入端的电压值大于所述电荷栗电路的输出端的电压值的2倍时，所述第二驱动单元根据所述比较单元输出的信号而产生一第二控制信号，进而控制所述第三场效应管、所述第七场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通或截止;在Tl时间内，通过所述第四场效应管和所述第五场效应管截止，所述第六场效应管导通，所述第三场效应管或所述第七场效应管导通而相应地使所述第一电流源或所述第二电流源给所述第二电容和所述第四电容充电；在T2时间内，通过所述第四场效应管和所述第五场效应管导通，所述第六场效应管截止，所述第三场效应管或所述第七场效应管截止而使所述第二电容给所述第四电容充电，其中Tl+T2 = nT，T为时钟周期，η为自然整数。
[0018]在本实用新型一实施例中，当所述比较器所接收到的采样电压小于所述第二基准电压时，所述第二驱动单元根据所述比较器输出的信号而产生一第三控制信号，进而控制所述第三场效应管、所述第七场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通或截止，以使所述第一电流源或所述第二电流源或所述第二电容给所述第四电容充电，从而使所述电荷栗电路的输出电压升高至一恒值;或者当所述比较器所接收到的采样电压大于所述第二基准电压时，所述第二驱动单元根据所述比较器输出的信号而产生一第三控制信号，进而控制所述第三场效应管、所述第七场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管和所述第六场效应管的导通或截止，以通过所述第三场效应管或所述第七场效应管截止而停止给所述第二电容和所述第四电容充放电，从而使所述电荷栗电路的输出电压降低至一恒值。
[0019]依据本实用新型的另一方面，提供一种双路电压转换器，包括:上述双路电压转换控制芯片和一外围电路;所述外围电路包括:第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容和第一电感;所述第一电容的一端分别电连接至一外部输入电压和所述双路电压转换芯片的输入电压引脚，所述第一电容的另一端接地，所述第二电容的一端电连接至所述双路电压转换控制芯片的CP引脚，所述第二电容的另一端电连接至所述双路电压转换控制芯片的CN引脚，所述第三电容的一端电连接至所述双路电压转换