Este circuito, em sua configuração mais simples, é um dobrador de tensão passivo, em malha aberta.

São três os terminais de entrada e dois de saída. Entre T1 e T3 é mantida a tensão contínua de entrada. No terminal T2 é imposta uma variação de tensão que excursiona entre Vcc e 0 V. Nos terminais de saída, T4 e T5, obtém-se uma tensão Vss, que idealmente é o dobro da tensão Vcc.

O sinal aplicado ao terminal T2 é uma onda quadrada, ou seja, trata-se de um circuito chaveado, para se diminuir as perdas elétricas. Deve-se observar também que este circuito chaveado deve suportar a corrente exigida na saída, ou seja, trata-se também de um circuito de potência.

Faremos uma análise qualitativa do funcionamento deste circuito. Partimos do estado em que ambos capacitores, C1 e C2, estão descarregados. O primeiro passo é conectar a tensão Vcc. A tensão Vcc entre os terminais T1 e T3 é então transferida ao capacitor C2, através dos diodos D1 e D2. O que limita essa corrente de carga é tão somente a resistência interna da fonte externa, as resistências dos dois diodos e a resistência intrínseca do próprio capacitor. Idealmente todos estes valores são baixos, então temos um pico de corrente inicial consideravelmente alto. Este é o preço a se pagar por não usar indutores. Daqui, segue que a tensão de saída fica, no mínimo, igual a Vcc, desconsiderando-se as quedas de tensão nos diodos.

O segundo passo é ligar o terminal T2 ao terra, de modo que o capacitor C1 se carrega através de D1 com a tensão Vcc. Estaremos sempre desprezando a queda de tensão nos diodos, para facilitar a análise inicial. Então, temos neste momento que a tensão nos dois capacitores fica igual a Vcc.

O terceiro passo é conectar o terminal Vac em Vcc. Com isso, o capacitor C1 fica em paralelo com o diodo D1, polarizando-o reversamente através da tensão Vcc armazenada nele. Mas, percorrendo-se a malha Vcc → C1 → D2 → C2, vemos que há um desequilíbrio nesta situação. A tensão Vcc armazenada em C1 está “sobrando”, e fica aplicada ao diodo D2 no sentido direto. Ou seja, uma alta corrente vai fluir por ele, até que a tensão em C2 se iguale à soma de Vcc com a tensão no capacitor C1. Assumindo-se que os valores de C1 e C2 são iguais, então podemos assegurar que o equilíbrio se dará quando metade da tensão (ou seja, da carga) no capacitor C1 for transferida para C2. E resultado então é que C2 fica carregado com 3/2 de Vcc, neste momento.

Aplicando-se novamente os passos 2 e 3 descritos acima, no segundo ciclo, o desequilíbrio em D2 fica sendo igual a Vcc/2. Ou seja, para atingir novo equilíbrio, C1 deve transferir 1/4 da tensão Vcc para C2. Nesta nova situação de equilíbrio, C2 terá sua tensão aumentada para: (3/2 + 1/4) de Vcc.

Continuando a aplicar a mesma lógica, no terceiro ciclo, a tensão em C2 será: (3/2 + 1/4 + 1/8); e assim por diante, numa série infinita, idealmente. Mas sabemos que após alguns ciclos, a tensão em C2 praticamente se iguala a Vcc. E se levarmos em conta que a frequência de chaveamento que devemos aplicar ao terminal T2 é consideravelmente alta (na faixa dos kHz, 20 kHz por exemplo), concluimos que a tensão no capacitor C2 atingirá rapidamente o dobro da tensão de entrada.

Esta análise se restringiu ao caso ideal, e onde não consumimos corrente alguma dos terminais de saída. Para efetuar uma análise mais completa, basta acrescentar o fato que nos momentos de recuperação do capacitor C1, a carga extra acumulada em C2 tende a baixar, de acordo com a demanda imposta pela carga. Por isso, à medida que se aumenta a carga de saída, a tensão em C2 tende também a se manter em um valor cada vez mais abaixo do valor ideal em circuito aberto.