1 电荷泵是什么？
电荷泵能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电或放电，从而使输入电压以一定因数（比如1/2，2或3）倍增或降低，最终得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证80%以上的效率，而且只需外接陶瓷电容。
电荷泵的基本原理是，通过电容对电荷的积累效应产生高压，使电流由低电势流向高电势。通俗来讲就是给电容充电，把电容从充电电路取下以隔离充进的电荷，然后连接到另一个电路上，传递刚才隔离的电荷。
举个形象的例子，可以把这个传递电荷的电容看成是“装了电子的水桶”。从一个大水箱把这个桶接满，关闭龙头，然后把桶里的水倒进另外一个大水箱。
电荷泵称为开关电容DC-DC变换器，在和基于电感的DC-DC开关电源相比较时，又称为无感式DC-DC电源变换器。电荷泵采用电容为开关和储能元件，与采用电感作为储能元件的电感式开关DC-DC转换器相比，电荷泵的主要优点如下：高效率；体积小；低静态电流；最低工作电压更低；低噪声；低电磁干扰。因为没有磁场的高速变换，即电一磁、磁一电的高速变换，而只有对电容的高速充、放电过程，电磁干扰问题几乎可以忽略；
从目前实用的硅集成技术来看，电容的集成比电感的集成更为容易和廉价，电荷泵也就更容易实现高度集成：输出电压的调节范围更大；对整体应用电路而言，成本低。电荷泵目前主要的用途：小功率倍压、电压反转应用，典型的应用如单电源的5V、3V系统为RS232等串行系统提供±12V的信号电平。
电荷泵的电压变换在两个阶段内实现。在第一个阶段，开关S1和S2关闭，而开关S3和S4打开，电容C1充电到输入电压：
在第二阶段，开关S3和S4关闭，而S1和S2打开。因为电容C1两端的电压降不能立即改变，输出电压跳变为输入电压的两倍。
电荷泵解决方案在应用中也有缺点，其主要缺点是：只能提供有限的输出电压范围，绝大多数电荷泵的转换比率最多只能达到输入电压的2倍，这表示输出电压不可能高于输入电压的2倍。
稍微复杂些的电路分析：
图中自举升压电路解析：
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上电时：电源+11V流过D1、D2向C3充电，C3上的电压很快升至接近11V；
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如果Q6导通，C1负极被拉低，C1形成充电回路，会很快C1充电至11V;
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当PWM波形翻转，Q6截止，Q3导通，C1负极电位被抬高到接近电源电压11V，水涨船高，此时C1正极电位已超过电源电压，并高于C3端电压。因为D1的存在，该电压不会向电源倒流；
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此时开始先C3充电，C3上的端电压被充至接近2倍电源电压22V；
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只要Q3、Q6一直轮流导通和截止，C1就会不断向C3充电，使C3端电压一直保持22V的电压。
作者简介：
Demu，传统汽车电控向智能驾驶转变的汽车人。从事发动机控制器系统工程师和软件工程师多年，有丰富的ECU系统和软件设计经验。欢迎大家一起留言交流，共同进步。
