電荷泵轉換器的工作原理是首先對一個電容器充電，然后使用開關電路交替地將電荷轉移到另一個電容器。圖 1a 中的開關電路交替對 C 1和 C 2進行充電和放電，以從 5V 輸入生成 -5V 輸出。 ALD4213 模擬開關內部的集成電平轉換器和邏輯門提供邏輯轉換，將單個 5V 輸入轉換為 ±5V 邏輯擺幅。
　　該電路在時鐘控制下閉合兩個開關S 1和S 4。在時鐘周期的前半個期間，C 1充電至等于輸入電壓 V+ 的電壓。時鐘控制的下一個半周期打開S 1和S 4并關閉S 2和S 3。 C 1現(xiàn)在通過S 2和S 3連接到C 2上，C 1上的電荷隨后轉移到C 2 ，直到C 1和C 2上的電壓相等。請注意 C 2上的“反轉”極性，這迫使 C 2上的輸出電壓為 V-，或與 V+ 相反。
　　每個后續(xù)時鐘周期（再次以 S 1和 S 4的閉合開始）導致 C 1從之前的電壓充電至 V+。經過許多重復的時鐘周期后，C 2上的電壓保持充電到等于 V+ 的負值或接近它的值；它執(zhí)行電壓逆變器的功能，電壓逆變器通常稱為轉換器。
　　另一種基于模擬開關的轉換器使用行業(yè)標準的 74HC4316 四路模擬開關和電平轉換器（圖 1b）。該電路與圖 1a 中的電路類似，但引腳連接不同。該電路還需要時鐘的兩個相位。如有必要，您可以使用額外的反相邏輯門來生成兩個時鐘相位。推薦的輸入是有用頻率范圍為 5 至 500 kHz 的邏輯時鐘。
　　　如果您使用適當?shù)谋镜鼗?DC/DC 轉換器來生成 -5V 偏置，許多需要 65V 電源的低電流設備可以在單 5V 電源環(huán)境中可靠運行。通常，這些 5V IC 的功能和優(yōu)勢遠遠超過額外的 -5V 轉換器功能帶來的輕微不便和增加的成本。許多公司生產各種額定功率和尺寸的 DC/DC 轉換器 IC 和模塊。然而，這些典型的 DC/DC 轉換器對于僅需要負偏置電壓和低工作電流的簡單單芯片應用來說可能有些過頭了。對于這些應用，典型的負電壓要求范圍為 -4 至 -6V，電源電流為 1 mA，而 -5V 電源的要求通常并不重要。
　　用于從正電源生成負直流電壓的傳統(tǒng) DC/DC 轉換器模塊的成本較低的替代方案使用低成本四半導體模擬開關和板載系統(tǒng)時鐘（圖 1a）。這種類型的電壓轉換器從 5V 輸入生成低功耗負偏置電壓。該電路模擬電荷泵 DC/DC 轉換器，適合生成極性與輸入電壓相反的輸出電壓。與傳統(tǒng)轉換器一樣，還需要兩個電荷存儲電容器。與傳統(tǒng)的獨立 DC/DC 轉換器方法不同，該電路需要一個外部時鐘輸入來對開關進行排序，并且需要大約相同數(shù)量的印刷電路板空間。您可以從任何具有連續(xù)、規(guī)則周期的 5 至 500 kHz 信號的 5V 邏輯門輸出中利用該時鐘。
　　用作 DC/DC 轉換器的模擬開關示意圖圖 1使用具有兩個外部電容器和一個外部時鐘的模擬開關是從 5V 輸入產生 25V 電壓以滿足低功耗、?5V 需求的可行方法。一種方法僅使用時鐘的一個相位 (a)；第二種方法需要兩個階段 (b)。
　　電荷泵轉換器的工作原理是首先對一個電容器充電，然后使用開關電路交替地將電荷轉移到另一個電容器。圖 1a 中的開關電路交替對 C 1和 C 2進行充電和放電，以從 5V 輸入生成 -5V 輸出。 ALD4213 模擬開關內部的集成電平轉換器和邏輯門提供邏輯轉換，將單個 5V 輸入轉換為 ±5V 邏輯擺幅。
　　該電路在時鐘控制下閉合兩個開關S 1和S 4。在時鐘周期的前半個期間，C 1充電至等于輸入電壓 V+ 的電壓。時鐘控制的下一個半周期打開S 1和S 4并關閉S 2和S 3。 C 1現(xiàn)在通過S 2和S 3連接到C 2上，C 1上的電荷隨后轉移到C 2 ，直到C 1和C 2上的電壓相等。請注意 C 2上的“反轉”極性，這迫使 C 2上的輸出電壓為 V-，或與 V+ 相反。
　　每個后續(xù)時鐘周期（再次以 S 1和 S 4的閉合開始）導致 C 1從之前的電壓充電至 V+。經過許多重復的時鐘周期后，C 2上的電壓保持充電到等于 V+ 的負值或接近它的值；它執(zhí)行電壓逆變器的功能，電壓逆變器通常稱為轉換器。
　　另一種基于模擬開關的轉換器使用行業(yè)標準的 74HC4316 四路模擬開關和電平轉換器（圖 1b）。該電路與圖 1a 中的電路類似，但引腳連接不同。該電路還需要時鐘的兩個相位。如有必要，您可以使用額外的反相邏輯門來生成兩個時鐘相位。推薦的輸入是有用頻率范圍為 5 至 500 kHz 的邏輯時鐘。
　　圖 1a 的單相設計大批量成本不到 1 美元。如果兩個時鐘相位均存在并且無需添加外部邏輯門反相器，圖 1b 中電路的成本可能低于圖 1a 中電路成本的一半。您還可以將模擬開關逆變器與其他模擬功能集成在定制 ASIC 中； ALD4213 和 ALD500A 與公司的標準單元庫兼容。