電荷泵的基本原理

(1)2倍壓結構

2倍壓結構，顧名思義也就是在輸出端的UOUT電壓為兩倍的輸入端電壓UIN，其所需要的器件為開關S1～S4與電容CIN、COUT、CPUMP，如圖4所示。而該電路的動作過程可分為充電階段與轉移階段(Transfer Phase)。

圖4電荷泵的2倍壓結構

充電階段：S1和S4閉合，S2和S3打開，此時輸入電壓(UIN)對CPUMP充電，CPUMP兩端的電壓為UIN。

轉移階段：S1和S4打開，S2和S3閉合，此時輸入電壓(UIN)與CPUMP串聯對COUT充電，如此在COUT端的輸出電壓即為兩倍的輸入電壓。

(2)1.5倍壓結構

1.5倍壓結構也就是在輸出端產生1.5倍的UIN電壓，其所需要的器件為開關S1～S2與電容CIN，COT，CPUMP1，CPUMP2，如圖5所示，而電路動作過程同樣可分為充電階段與轉移階段。

圖5 電荷泵的1.5倍壓結構

充電階段：S1、S4和S7閉合，S2、S3、S5和S6打開，此時輸入電壓(UIN)對CPUMP1和CPUMP2充電，如此在電容兩端的電壓均分別為I/2UIN。

轉移階段：S1、S4和S7打開，S2、S3、S5和S6閉合，此時CPUMP1與CPUMP2，為并聯再與輸入電壓(UIN)串聯，然后對C。UT充電，如此在C。I T端的輸出電壓即為1.5倍壓的輸入電壓。

使用7個切換開關可以實現輸出電壓為輸入電壓的1.5倍壓。實現輸出電壓為1.5倍輸入電壓的電荷泵電路，當其開關信號的占空比通常為50%時，可產生最佳的電荷轉移效率。

(3)負壓結構

負壓結構也就是在輸出端的電壓COUT為負的UIN，其所需器件為開關S1～S4與電容CIN、COUT、CPUMP1，而電路動作過程同樣可分為充電階段與轉移階段。

充電階段：S1和S2閉合，S3和S4打開，此時輸入電壓(UIN)對CPUMP充電，如此在電容CPUMP兩端的電壓為(UIN)。

轉移階段：S1和S2打開，S3和S4閉合，此時CPUMP對COUT充電，在COUT端的輸出電壓即為負的輸入電壓，而輸入端對輸出端而言即可獲得兩倍的電壓差。使用這種方法可以實現輸出電壓為負的輸入電壓，開關信號的占空比通常為50%。