电荷泵产生负电压原理是什么

电荷泵是DC-DC转换器，可以用来产生负电压。不需要电感，只使用电容、二极管和开关（通常是MOSFET），因此体积小、成本低，常用于需要负电压供电的电路，例如运放的负电源轨。

电荷泵产生负电压的核心原理是电荷搬运：通过开关的控制，将电荷从一个电容搬运到另一个电容，从而改变电压。

以最简单的反相电荷泵为例，其工作过程可以简述为以下两个阶段：

1. 充电阶段: 开关闭合，输入电压Vin给电容C1充电，此时C1两端的电压等于Vin。由于二极管D1反向偏置，C2与C1及输入电压隔离。

2. 放电阶段: 开关断开，C1上的电荷被搬运到C2。此时，C1的正极板电位被保持在Vin，而负极板电位由于开关断开而浮动。由于C1储存的电荷，其负极板电位会高于Vin。这使得二极管D1导通，C1上的电荷转移到C2，最终C2两端的电压接近-Vin。

如此循环往复，电荷泵就可以持续输出负电压。

需要注意的是，实际的输出电压会略小于输入电压的绝对值，这是因为二极管的压降和电容的寄生电阻等因素造成的损耗。电荷泵的输出电流通常比较小，适用于低功耗应用。

更复杂的电荷泵电路可以通过级联多个电容和开关，实现电压倍增或分压等功能，以满足不同的应用需求。例如，迪克森电荷泵（DICkson charge pump）就可以产生高于输入电压的多倍电压。