电荷泵转换器的工作原理是首先对一个电容器充电，然后使用开关电路交替地将电荷转移到另一个电容器。图 1a 中的开关电路交替对 C 1和 C 2进行充电和放电，以从 5V 输入生成 -5V 输出。 ALD4213 模拟开关内部的集成电平转换器和逻辑门提供逻辑转换，将单个 5V 输入转换为 ±5V 逻辑摆幅。
　　该电路在时钟控制下闭合两个开关S 1和S 4。在时钟周期的前半个期间，C 1充电至等于输入电压 V+ 的电压。时钟控制的下一个半周期打开S 1和S 4并关闭S 2和S 3。 C 1现在通过S 2和S 3连接到C 2上，C 1上的电荷随后转移到C 2 ，直到C 1和C 2上的电压相等。请注意 C 2上的“反转”极性，这迫使 C 2上的输出电压为 V-，或与 V+ 相反。
　　每个后续时钟周期（再次以 S 1和 S 4的闭合开始）导致 C 1从之前的电压充电至 V+。经过许多重复的时钟周期后，C 2上的电压保持充电到等于 V+ 的负值或接近它的值；它执行电压逆变器的功能，电压逆变器通常称为转换器。
　　另一种基于模拟开关的转换器使用行业标准的 74HC4316 四路模拟开关和电平转换器（图 1b）。该电路与图 1a 中的电路类似，但引脚连接不同。该电路还需要时钟的两个相位。如有必要，您可以使用额外的反相逻辑门来生成两个时钟相位。推荐的输入是有用频率范围为 5 至 500 kHz 的逻辑时钟。
　　　如果您使用适当的本地化 DC/DC 转换器来生成 -5V 偏置，许多需要 65V 电源的低电流设备可以在单 5V 电源环境中可靠运行。通常，这些 5V IC 的功能和优势远远超过额外的 -5V 转换器功能带来的轻微不便和增加的成本。许多公司生产各种额定功率和尺寸的 DC/DC 转换器 IC 和模块。然而，这些典型的 DC/DC 转换器对于仅需要负偏置电压和低工作电流的简单单芯片应用来说可能有些过头了。对于这些应用，典型的负电压要求范围为 -4 至 -6V，电源电流为 1 mA，而 -5V 电源的要求通常并不重要。
　　用于从正电源生成负直流电压的传统 DC/DC 转换器模块的成本较低的替代方案使用低成本四半导体模拟开关和板载系统时钟（图 1a）。这种类型的电压转换器从 5V 输入生成低功耗负偏置电压。该电路模拟电荷泵 DC/DC 转换器，适合生成极性与输入电压相反的输出电压。与传统转换器一样，还需要两个电荷存储电容器。与传统的独立 DC/DC 转换器方法不同，该电路需要一个外部时钟输入来对开关进行排序，并且需要大约相同数量的印刷电路板空间。您可以从任何具有连续、规则周期的 5 至 500 kHz 信号的 5V 逻辑门输出中利用该时钟。
　　用作 DC/DC 转换器的模拟开关示意图图 1使用具有两个外部电容器和一个外部时钟的模拟开关是从 5V 输入产生 25V 电压以满足低功耗、?5V 需求的可行方法。一种方法仅使用时钟的一个相位 (a)；第二种方法需要两个阶段 (b)。
　　电荷泵转换器的工作原理是首先对一个电容器充电，然后使用开关电路交替地将电荷转移到另一个电容器。图 1a 中的开关电路交替对 C 1和 C 2进行充电和放电，以从 5V 输入生成 -5V 输出。 ALD4213 模拟开关内部的集成电平转换器和逻辑门提供逻辑转换，将单个 5V 输入转换为 ±5V 逻辑摆幅。
　　该电路在时钟控制下闭合两个开关S 1和S 4。在时钟周期的前半个期间，C 1充电至等于输入电压 V+ 的电压。时钟控制的下一个半周期打开S 1和S 4并关闭S 2和S 3。 C 1现在通过S 2和S 3连接到C 2上，C 1上的电荷随后转移到C 2 ，直到C 1和C 2上的电压相等。请注意 C 2上的“反转”极性，这迫使 C 2上的输出电压为 V-，或与 V+ 相反。
　　每个后续时钟周期（再次以 S 1和 S 4的闭合开始）导致 C 1从之前的电压充电至 V+。经过许多重复的时钟周期后，C 2上的电压保持充电到等于 V+ 的负值或接近它的值；它执行电压逆变器的功能，电压逆变器通常称为转换器。
　　另一种基于模拟开关的转换器使用行业标准的 74HC4316 四路模拟开关和电平转换器（图 1b）。该电路与图 1a 中的电路类似，但引脚连接不同。该电路还需要时钟的两个相位。如有必要，您可以使用额外的反相逻辑门来生成两个时钟相位。推荐的输入是有用频率范围为 5 至 500 kHz 的逻辑时钟。
　　图 1a 的单相设计大批量成本不到 1 美元。如果两个时钟相位均存在并且无需添加外部逻辑门反相器，图 1b 中电路的成本可能低于图 1a 中电路成本的一半。您还可以将模拟开关逆变器与其他模拟功能集成在定制 ASIC 中； ALD4213 和 ALD500A 与公司的标准单元库兼容。