电荷泵（Charge pump）是通过组合电容器与半导体开关，可对输入电压进行升压、降压或反转的电压转换方式。
以图1为例说明最简单的降压型充电泵。图1中用颜色区分的各开关交替以固定的接通时间接通、断开，由此可以进行输出电压（VOUT）=1/2输入电压（VIN）的电压转换。该电压转换比例固定，可根据电容器与开关连接数量变更电压转换比例。
电荷泵为开环控制，具有随着负载电流的增加，输出电压降低的下垂特性。
此外，如图1所示，无需电感器，可由电容器和半导体开关构成电路。
通常在构成电源的部件中，磁性部件容易成为高度最高的部件，且相对电源尺寸的占比较大，因此不使用电感器的电荷泵可实现小型与低矮化的电压转换器。另一方面，由于电荷泵是以离散方式向输出电容器（COUT）供给电荷，因此对于固定的输出负载，存在从COUT供给电力的期间，最终导致输出纹波电压变大。为了解决这个问题，需要搭载大型大容量电容器或多个电容器，从而导致部件数量增加及电源电路面积变大的问题。加之，再次向已放电的电容器补充电荷时会流过瞬态尖峰电流，因此会对各元件施加压力。此外，由于会产生被称为电荷再分布损耗（Charge re-distribution Loss）这种伴随电容器之间电荷传输的电荷泵特有的损耗，从而导致效率降低。
我们采用自主研发技术推出的产品UltraCPTM系列电荷泵模块，可解决诸如上述的输出纹波电压增加、电源大型化及对元件造成极端压力等缺点。如表1所示，村田制作所正在批量生产MYC0409-NA。
MYC0409-NA的输入电压转换比例为1/4、输入电压为48V时，可输出约12V的输出电压。因此，其适合于从48V系统或54V电源系统生成12V和13.5V的中间总线电压。
本产品应用村田制作所自主研发的电荷泵技术，在维持高效率的同时，高度仅为2.1mm，且拥有高功率密度。为了避免安装空间问题，也可将无需大型电感器、轻量纤薄的电荷泵系列安装在基板背面。
图2所示为降压型转换器的电路图与工作波形。降压型转换器由输入输出电容器、高边与低边MOSFET及电感器构成。这是通过调节MOSFET的导通时间，获得低于输入电压的输出电压的电压转换方式。由反馈电路调节该导通时间，可保持与负载无关的固定输出电压。
如上章节所记载的，电荷泵不具备反馈，因此输出电压会随着负载电流的增加而下降。另外，由于电压转换比是固定的，因此可以用图3所示的理想电压转换器和输出等效电阻（ROUT）的简易模型来说明。用ROUT表示固定倍率的电压转换及相对于负载电流的电压下降。如图3所示，可以下述算式表示电荷泵的输出电压。
接下来就降压型转换器的重要部件之一，其选择会对特性产生重大影响的电感器和电容器进行说明。讲解降压型转换器与电荷泵的工作原理，明确电荷泵的优点。
图4表示高边MOSFET导通时的状态。从图4可以看出，电感器两端的电压被叠加了输入电压（VIN）和输出电压（VOUT）。电感器电流取决于该两端电压、导通时间与电感值。因此，可以下列算式表示降压型转换器的电感器纹波电流。
根据上述算式，要减小该纹波电流，就必须提高电感值，或者提高开关频率。
为了提高电感值，则需要增加电感器的圈数或增大铁芯的截面积。前者因增加圈数而使布线变长，从而导致DCR增大，导通损耗增加。如果为了降低损耗使用粗绕线，则需要使用大型铁芯增加绕线的空间。后者需要增大铁芯体积，因此不论采取何种方法，大电流降压型转换器都难以实现电感器的小型化。如果提高开关频率，则会增加MOSFET的开关损耗，从而导致效率降低。
鉴于电感器的此类局限性，因此很难实现小型、高效且低矮的转换器。
而电荷泵是通过电容器供电。在使用电感器及变压器进行电压转换的电路模式中，通常难以突破磁性部件高度高的瓶颈。如上所述，使用高度低的磁性部件则会引起效率下降。电荷泵可实现低矮化且高效的电源。此外，电容器的功率密度高于电感器的功率密度，因此可实现高功率密度的电源。
村田制作所的电荷泵使用小型电感器。该电感器连接在电荷泵的后段，可通过LC滤波器减少输出纹波电压。
如图5（b）所示，相比降压型转换器，电感器两端电压的振幅非常小，因此可以使用电感值低的电感器。此外，由于低电感值的电感器圈数较少，因此可以选用低DCR的电感器，从而可降低电感器引起的导通损耗。
降降压型转换器输入电流的平均值与电压转换比成正比减小。但是，在图4状态1的情况下，需从输入侧提供与输出电流相同的电流。这是因为被输入电容器切断了直流，如图2中的ICIN所示，流入输入电容器的交流纹波电流也高于输出的ICO。可以下述算式计算ICIN的RMS值。
村田的电荷泵采用占空比固定为50%、相位错开180度的2段结构，输入电流按各周期供电。因此，输入电容器不会产生瞬态电流变化。输入电容器中流动的纹波电流为电感器电流的N（电压转换比例）分之一，能够以较少的静电容量实现低输入纹波电压。
图6示例是小型基站系统适用UltraCP™系列时的系统架构图。在AC电压生成48V电压的后段搭载MYC0409-NA，由此从48V生成12V。通过在此后段搭载12V稳压器，生成I/O及核心电压。通过应用UltraCPTM系列，可实现高效小型系统。
讲解将电感器作为能量转换元件使用的普通非隔离降压型DC-DC转换器模块与电荷泵模块MYC0409-NA的特性比较结果。在本比较中，以输入电压48V、输出电压约12V进行评估。图7、图8、图9分别表示效率特性、解决方案尺寸比较与温度特性比较。首先在效率特性方面，与作为比较对象的最大额定电流4A比较，存在5%以上的效率差。其次在解决方案尺寸方面，包括外置电容器在内，MYC0409-NA的面积实现了约20%的缩减。进而作为电荷泵技术的特点，由于产品高度极低且重量轻，可应用于要求安装在背面及低矮化的系统。
最后在温度特性方面，尽管评估基板的面积小于比较对象，但由于损耗低，因此可以观察到34.7degC的温度差。
表2对村田制作所的电荷泵与降压型转换器进行了汇总。
电荷泵采用电压转换方式，特别是在要求元件低矮化的应用中，可以实现小型且高效率。与降压型转换器比较，存在调节性差的缺点，因此适用于生成中间总线，在后段以PoL（Pointofload）确保稳定输出的应用。