电荷泵的基本原理

(1)2倍压结构

2倍压结构，顾名思义也就是在输出端的UOUT电压为两倍的输入端电压UIN，其所需要的器件为开关S1～S4与电容CIN、COUT、CPUMP，如图4所示。而该电路的动作过程可分为充电阶段与转移阶段(Transfer Phase)。

图4电荷泵的2倍压结构

充电阶段：S1和S4闭合，S2和S3打开，此时输入电压(UIN)对CPUMP充电，CPUMP两端的电压为UIN。

转移阶段：S1和S4打开，S2和S3闭合，此时输入电压(UIN)与CPUMP串联对COUT充电，如此在COUT端的输出电压即为两倍的输入电压。

(2)1.5倍压结构

1.5倍压结构也就是在输出端产生1.5倍的UIN电压，其所需要的器件为开关S1～S2与电容CIN，COT，CPUMP1，CPUMP2，如图5所示，而电路动作过程同样可分为充电阶段与转移阶段。

图5 电荷泵的1.5倍压结构

充电阶段：S1、S4和S7闭合，S2、S3、S5和S6打开，此时输入电压(UIN)对CPUMP1和CPUMP2充电，如此在电容两端的电压均分别为I/2UIN。

转移阶段：S1、S4和S7打开，S2、S3、S5和S6闭合，此时CPUMP1与CPUMP2，为并联再与输入电压(UIN)串联，然后对C。UT充电，如此在C。I T端的输出电压即为1.5倍压的输入电压。

使用7个切换开关可以实现输出电压为输入电压的1.5倍压。实现输出电压为1.5倍输入电压的电荷泵电路，当其开关信号的占空比通常为50%时，可产生最佳的电荷转移效率。

(3)负压结构

负压结构也就是在输出端的电压COUT为负的UIN，其所需器件为开关S1～S4与电容CIN、COUT、CPUMP1，而电路动作过程同样可分为充电阶段与转移阶段。

充电阶段：S1和S2闭合，S3和S4打开，此时输入电压(UIN)对CPUMP充电，如此在电容CPUMP两端的电压为(UIN)。

转移阶段：S1和S2打开，S3和S4闭合，此时CPUMP对COUT充电，在COUT端的输出电压即为负的输入电压，而输入端对输出端而言即可获得两倍的电压差。使用这种方法可以实现输出电压为负的输入电压，开关信号的占空比通常为50%。