Design of a Multi-Module and Fully Integrated Switched-Capacitor DC-DC Power Converter

Es dissenyarà un convertidor DC-DC de 20V a 3.3V utilitzant condensadors conmutats. Les especificacions vindran donades per una aplicació específica: completament integrat, alta eficiencia, limitacions d'area, etc. [ANGLÈS] DC-DC converters are one of the main components of a power management unit and, concretely, the Switched-Capacitor DC-DC Power Converters (SCPC) are recently used due to their high efficiency and the possibility of being fully integrated. In this thesis, it is designed a SCPC converter in a 140 nm technology with the objective of replace a low frequency continuous-time regulator. With an input voltage of 20 V, the SCPC converter designed achieve an output voltage of 3.3 V and an output current of 5 mA with a 68.78% of efficiency. Different optimization and minimization methods have been developed in order to reduce the losses of the converter and accomplish the specifications. A multi-module structure is implemented with the objective of reducing the total area. Also, it is designed a control loop to provide robustness and load regulation in front of process and temperature variations. [CASTELLÀ] Los convertidores DC-DC son una de las partes más importantes de una unidad de administración de energía y, concretamente, los convertidores de potencia DC-DC con condensadores conmutados (Switched-Capacitors DC-DC Power Converter, SCPC), son utilizados recientemente por su alta eficiencia y por la posibilidad de ser completamente integrados. En esta tesis se ha diseñado un convertidor SCPC con una tecnología de 140 nm y con el objetivo de sustituir un regulador lineal de baja eficiencia. Con una tensión de entrada de 20 V, el convertidor SCPC diseñado genera una tensión de 3.3 V y una corriente de salida de 5 mA con una eficiencia del 68.78 %. Diferentes métodos de optimización y minimización de han desarrollado para reducir las pérdidas del convertidor y cumplir las especificaciones. Se ha implementado una estructura multi-modulo con el objetivo de reducir el área total. También se ha diseñado un lazo de control para proporcionar robustez al convertidor y regular la carga ante posibles variaciones de proceso y temperatura. [CATALÀ] Els convertidors DC-DC són una de les parts més importants d’una unitat d‘administració d’energia i, concretament, els convertidors de potencia DC-DC amb condensadors commutats (Switched-Capacitors DC-DC Power Converter, SCPC), són utilitzats recentment degut a la seva alta eficiència i per la possibilitat de ser c