電荷泵設計非常巧妙，只需要幾個簡單的器件，就能實現倍壓或者負壓。電荷泵，也稱為開關電容式電壓變換器，它通過電容對電荷的積累效應而產生高壓，使電流逆勢由低電勢流向高電勢。

其中Vcc是固定的，Vin是高低變化的參考電壓。當Vin為低電平時(為了簡便起見，認為低電平就是0V，實際上可以不是0V)，T1測試點的電壓VT1是Vcc(為了簡便起見，忽略二極管的壓降); 當Vin為高電平Vh時，由于電容兩端電壓不會突變，所以對于電容C1來說，左右兩端的電壓差仍是Vcc，左側變為Vh以后，右側VT1就變為了Vcc+Vh。VT1通過D2為C2進行充電，輸出電壓Vo從C2上取出，所以Vo的值將會介于Vcc與Vcc+Vh之間，并且受Vin頻率與有效值影響。

形象地來說，可以把這個傳遞電荷的電容C1看成是“裝了電子的水桶"。從一個大水箱Vcc把這個桶接滿，關閉水龍頭(D1使電流單向流動)，然后水桶抬起來(Vin從低電平變為高電平，T1電壓被抬升)，倒進另一個水桶C2(T1到C2由于D2的存在，也是單向流動)。由于C2的電壓是高于Vcc的，所以C1的存在相當于"泵rdquo"，把電荷從低電勢搬運到高電勢，所以這個電路可以形象地稱為電荷泵。

電荷泵的倍壓電路可以進行多級串聯。設每個肖特基二極管的正向電壓為Vf，那么N倍的輸出電壓可以表示為：

圖 多級電荷泵串聯的升壓電路

下圖是電荷泵倍壓輸出電路中，C1電壓與輸出電壓波形對比

需要注意，電荷泵電路的帶負載能力較差，只能用于需要很小電流的場合。