发明内容
[0003] 本发明为解决上述应用，提出了一种利用电容容量差工作的电荷泵，如图1。电路是由5个开关和4个电容构成的电荷泵，电阻RL是一个纯电阻或负载的等效电阻，CL是负载的滤波电容。在S1、S4闭合S2、S3、S5断开时，输入电源Ui给电容C1、C2、C3串联充电，C2、C3是串联关系；S2、S3、S5闭合S1、S4断开时，输入电源Ui通过CL给C1、C2、C3充电，C2、C3是并联关系，同时CL也得到电压Uo。在C2、C3串联到并联关系的转换中，U2+U3会有一个电压差，这个电压差就是因为容量变化产生的压差。
[0004] 工作原理：为叙述方便，忽略开关压降，并设电容C2、C3的容量相等(C2、C3不相等时，串联转换为并联后有一个电荷转移的过程，且并联电压为转移结束后的电压)。
[0005] 上电时，S1、S4先闭合S2、S3、S5断开，电容C1、C2、C3形成了一个串联充电回路，路径为：Ui正极(+)、S1、C1、C2、S4、C3回到Ui负极(-)，它们通过容量分压关系充得各自的分压值。串联后的总容量 由此可以计算出串联充电回路每个电容充得的电压值，C1分得电压 C2分得电压 C3分得电压 接着是
S2、S3、S5闭合S1、S4断开，由于S4断开S3、S5闭合，电容C2、C3构成了一个并联回路，这个并联回路与C1是串联关系，由于S1断开S2闭合，将负载回路的电容CL接入了串联充电回路，此时的整个充电路径为：Ui正极(+)、S2、CL、C1、C2//C3(C2并C3)、Ui负极(-)，此时C2并联C3与之前的C2串联C3产生了一个压差。因C2与C3的容量相等，所以这个压差变为之前的一半，设为UH，则UH＝U2＝U3。由于负载电阻RL的存在，CL并不能与C1、C2、C3形成容量分压关系，而是电阻RL上的压降Uo。设电容C2、C3串联时Ui的电压为Uc，电容C2、C3并联时Ui的电压为UB，则根据基尔霍夫回路电压关系可得，
[0006] 在C2、C3串联时Uc＝Ui＝U1+U2+U3
[0007] 在C2、C3并联时UB＝Ui＝Uo+U1+UH
[0008] 由于Ui、U1没有变，则U2+U3＝Uo+UH
[0009] 因UH＝U2＝U3，所以Uo＝UH＝U2＝U3
[0010] 即负载电压Uo等于电容C2与C3由串联关系转换到并联关系的电压差，这个电压差是由于容量关系变化造成的。在C2、C3并联充电时，CL由于RL的存在其容量不参与回路分压计算。C1、C2、C3等效电容总容量 则各电容分得的电压分别为：C1的电压 C2的电压 C3的电压 因C2、C3是并联的，在
并联开始的一刻它们的电压已经相等，即U2＝U3。并联后C1的电压U1升高了，C2、C3并联电压UH降低了。当S1、S4再次闭合同时S2、S3、S5再次断开时，由于C2、C3变为串联关系，则电容C1、C2、C3的电压又要重新由容量关系分配，方向是C1的电压会降低，C2、C3的电压会升高。
[0011] 由并联的容量分压关系以及C2＝C3，可以得到C2、C3由并联转换为串联后，串联回路的初始电压值设为Ub，则 整理后得 C2、C3串联时的最终回路电压值设为Uc，则
整理后得Uc＝Ui。
[0012] 由上分析可知，在电容C2、C3由并联充电刚转换为串联充电时，串联回路的初始电压值比串联的最终回路电压值，多了一个由于容量变化产生的因子 它是一个大于1的值，即C2、C3由并联转换为串联时，Ui的初始电容电压高于输入电源Ui的电压。这使得电容串联后会向电源Ui放电，直到达到由容量关系决定的最终串联分压电压值才会平衡。当电容C2、C3再次转换为并联充电时，就会重复上述过程：输入电源Ui给电容C1、C2//C3串联充电，且充电路径经过负载电阻RL；输入电源Ui给电容C1、C2、C3串联充电，且充电路径不经过负载电阻RL。这样在负载上就会有可持续的一定的电压、电流产生。当充电电流不经过负载电阻RL时，负载电阻由滤波电容CL提供电流。电容C1由于在C2、C3并联时的电压比C2、C3串联时电压高，也会在C2、C3由并联转换为串联时向电源放电，使其形成了可持续的充放电电流。
