最早的理想電荷泵模型是Dickson J在1976年提出的，如圖5所示，其基本思想就是通過電容對電荷的積累效應而產(chǎn)生高壓。后來Witte-rs J，Toru Tranzawa等人對Dickson J的電荷泵模型進行改進，提出了比較精確的理論模型，并通過實驗加以證實。
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現(xiàn)代電荷泵主要由開關陣列、震蕩電路、邏輯電路和比較器來實現(xiàn)DC—DC的轉換，驅動模式也由以前的單模式轉變成自適應多模式，主要的形式有單模式(如2X模式)、雙模式(如1X/2X模式)和多模式(如1X/1.5X/2X模式)等，下面結合雙模式1X/2X電荷泵分析電荷泵的工作原理。
如圖6所示，當電荷泵工作在1X模式下時，振蕩器不工作，S1和S4直接導通，此時，Vin=Vout;當電荷泵工作在2X模式下時，振蕩器輸出占空比為50%的方波，使S1，S3和S2，S4輪流導通。當時鐘信號為高電平時，S1和S3導通，S2和S4截止，Vin與C1連通，對C1進行充電，使Vc =Vin;當時鐘信號為低電平時，S1和S3斷開，S2和S4導通，Vin通過C1串聯(lián)對外供電，所以有穩(wěn)態(tài)時，Vout=Vin+Vc=2Vin。
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電荷泵驅動電路，不僅能有效進行升壓降壓輸出，而且還能非常簡便地進行負壓輸出，這是電荷泵驅動器相對其他兩種驅動器的一大優(yōu)勢。
如圖7所示，它的基本原理與Dickson電荷泵是一致的，但是利用電容兩端電壓差不會跳變的特性，當電路保持充放電狀態(tài)時，電容兩端電壓差保持恒定。在這種情況下將原來的高電位端接地，從而可得到負電壓輸出。
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電荷泵驅動電路的一個最重要指標是轉換效率。電荷泵的轉換效率：
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式中：Pin為輸入總功率;Lout為負載LED上流過的總電流;VLED為LED的正向導通壓降;M為電荷泵的升壓倍數(shù);Iq為電荷泵功率管的驅動電流和其他模塊的靜態(tài)電流。由上式可以看出，電荷泵的升壓倍數(shù)M越大，電荷泵的轉換效率越低，因此，在滿足LED驅動電壓，即Vout> VLED的條件下，要盡量使電荷泵工作在低升壓倍數(shù)的模式下。
1.3 電感式開關穩(wěn)壓驅動器
電感式開關穩(wěn)壓驅動器簡稱開關電源(Switching Power Supply)，因電源中起調整穩(wěn)壓控制功能的器件始終以開關方式工作而得名。早期的開關電源頻率僅為幾千赫茲，當頻率達到10 kHz左右時，變壓器、電感等磁性元件發(fā)出很刺耳的噪聲，直到20世紀70年代，開關頻率突破了人耳聽覺極限的20 kHz，噪聲問題才得以解決。隨著開關頻率的不斷提升，驅動器的體積減小，效率提高。20世紀80年代，出現(xiàn)了采用準諧振技術的零電壓和零電流開關電路，也就是軟開關技術。這種電路使開關開通或關斷前的電壓、電流分別為零，解決了電路中的開關損耗和開關噪聲問題，使開關頻率可以大幅度提高，從而使開關電源進一步向體積小、重量輕、效率高、功率密度大的方向發(fā)展。
電感式開關穩(wěn)壓驅動器的核心是電子開關電路，根據(jù)負載對電源提出的輸出穩(wěn)壓或穩(wěn)流特性的要求，利用反饋控制電路，采用占空比控制方法，對開關電路進行控制。在開關管閉合的時候，將電源的能量儲存在電感中，在開關管關斷的時候，電感中的能量流入電容，這樣就實現(xiàn)了能量的傳輸。
電感式開關穩(wěn)壓驅動器有通常兩種控制方式：一是保持開關工作周期不變，控制開關導通時間的脈沖寬度調制方式(PWM)，該方式是在輸入電壓或負載變化時，控制電路通過輸出電壓或電流與基準電壓的差值進行閉環(huán)反饋，調節(jié)主電路開關器件的導通脈沖寬度，使得電感式開關穩(wěn)壓驅動器的輸出電壓或電流保持穩(wěn)定;另一種是保持導通時間不變，改變開關工作周期的脈沖頻率調制方式(PFM)，基本工作原理就是在輸入電壓或負載變化的情況下，控制電路通過輸出電壓與基準電壓的差值進行閉環(huán)反饋，在保持開關開啟時間不變的情況下，控制開關周期的長短，即控制開關頻率，來調整開關占空比，以達到穩(wěn)定輸出電壓或電流的目的。由于PWM方式電路簡單，且輸入/輸出范圍較PFM方式更廣泛(PFM通常用于輕負載、低電壓、低電流情況下)，所以得到了廣泛應用，下面主要介紹兩種PWM驅動方式。