什么是电荷泵电路？
　　电荷泵电路或电荷泵调节器是一种 DC-DC 转换器，它利用开关电容器技术来增加或减少输入电压水平。
　　如图 1 所示，这些电路块通常仅由电容器和开关（即时钟控制的场效应晶体管或 FET）组成，并通过仔细定时和控制这些开关来利用电容器的电荷转移特性。分立设计通常使用二极管而不是晶体管来实现所需的开关操作。

　　简单电荷泵电路的示意图。

　　图 1.简单电荷泵电路示意图。图片由德州仪器提供
　　通过交替对电容器充电和放电，电荷泵可以将给定的输入电压增加或减少到所需的水平。
　　从底层角度来看，电荷泵电路的基本工作原理是电容器两端的电压不能瞬间改变。根据电容器 IV 方程的定义，为了使电容器瞬间改变其电压，需要无限量的电流。
　　\[I_C = C \frac {dV_C}{dt} \]
　　由于这在物理上是不可能的，因此我们发现电容器无法突然改变其端子之间的电压。电荷泵利用这一特性，通过使用精心定时的开关来操纵电容器两端的电压。
　　电荷泵电压倍增器电路示例
　　为了更好地理解电荷泵的工作原理，我们现在看一个基本的例子：电压倍增电路。
　　如图 2 所示，我们的电压倍增电路由一个由四个周围开关控制的电容器组成。

　　电压倍增器电路原理图

　　图 2.倍压器电路原理图
　　该电路的工作分为两个阶段：增益阶段和公共阶段。在增益阶段，SW1和SW2关闭，而SW3和SW4打开。如图3所示，在此阶段，C1的正极和负极分别连接到Vin和GND。

　　在增益阶段，电容充电至 Vin

　　图 3. 在增益阶段，电容器充电至 Vin
　　这样，电容器就会充电，直到其端子间的电压等于 Vin。现在，C1 充电至 Vin，我们切换到图 4 所示的公共相位。

　　在公共相位中，电容器通过将其正极提升至 2*Vin 来维持其两端的电压

　　图 4. 在公共相位中，电容器通过将其正极提升至 2*Vin 来维持其两端的电压
　　在公共相中，SW1和SW2断开，SW3和SW4闭合。此时C1的负极连接到Vin，正极连接到Vout。
　　如前所述，电容器两端的电压不能立即改变。因此，电容器将尝试保持其两端的 Vin 等效电压。为了保持其两端的 Vin，电容器会强制 Vout 处的电压等于 2*Vin，从而使电容器两端的等效电压等于 Vin。
　　输出电压以地为参考，电压倍增电路有效地接受 Vin 输入并产生 2*Vin 的输出电压。
　　电荷泵电路中的非理想行为
　　值得注意的是，到目前为止，我们的讨论都假设了理想的电容器和理想的开关，但这两者在实际应用中都不现实。
　　电荷泵电路中一些非理想行为的来源包括：
　　MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）开关损耗
　　电容器等效串联电阻 （ESR）
　　电荷泄漏
　　每一种非理想情况都可能导致电荷泵电路效率降低，并且其行为与我们迄今为止通过方程和示例建模的行为略有不同。
　　电荷泵调节器：优点、缺点、应用
　　与开关稳压器相比，电荷泵稳压器的主要优势之一是，由于不需要使用电感器，因此尺寸明显更小。
　　电感器因占用大量电路板空间而臭名昭著，因为电感值与匝数直接相关，匝数越多，占用的空间就越大。另一方面，充电泵不需要使用电感器，因此比开关转换器小得多。
　　下面的表 1 显示了电荷泵、基于电感的开关模式调节器和低压差 (LDO) 电路之间的一些主要优点和缺点。
　　表 1.电荷泵、开关稳压器和 LDO 的优缺点比较。数据由 德州仪器提供
　　　电荷泵还具有优于线性稳压器的优势，即它们提供更高的效率并且既可以降低输入电压也可以提高输入电压。
　　另一方面，电荷泵的效率往往低于开关稳压器，并且输出纹波和噪声水平较高，因此其稳压性能不如线性稳压器。出于这些原因，电荷泵适合需要低负载电流和中等输入输出电压差的应用。