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，也稱爲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爲低電平時（爲了簡便起見，認爲低電平就是0V，實際上可以不是0V），T1測試點的電壓VT1是Vcc（爲了簡便起見，忽略二極管的壓降）; 當Vin爲高電平Vh時，由於電容兩端電壓不會突變，所以對於電容C1來說，左右兩端的電壓差仍是Vcc，左側變爲Vh以後，右側VT1就變爲了Vcc+Vh。VT1通過D2爲C2進行充電，輸出電壓Vo從C2上取出，所以Vo的值將會介於Vcc與Vcc+Vh之間，並且受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），然後水桶擡起來（Vin從低電平變爲高電平，T1電壓被擡升），倒進另一個水桶C2（T1到C2由於D2的存在，也是單向流動）。由於C2的電壓是高於Vcc的，所以C1的存在相當於"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爲電荷泵。
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爲Vf，那麼N倍的輸出電壓可以表示爲：
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，只能用於需要很小電流的場合。
