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Dissertação

{en_GB=Charge Pump for Ultrasonic Implant Stimulation} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O objetivo principal desta tese é otimização do projeto de um Conversor de Condensadores Comutados com Múltiplas Saídas (CCCMS) totalmente integrado a ser aplicado num estimulador neuronal implantável, no contexto do projeto Europeu M4M. Inicialmente, é apresentado o estado da arte em modelação e análise de Conversores de Condensadores Comutados (CCC). A impedância de saída é analisada com base nos multiplicadores de carga da topologia e nas características dos componentes considerando que o conversor se encontra em dois regimes hipotéticos: limite de comutação rápida e limite de comutação lenta. Como esta análise, tal como encontrada na literatura, é apenas adequada para descrever conversores com uma única saída, neste trabalho esta abordagem foi expandida para o caso de múltiplas saídas com recurso a um modelo de transimpedância. A contribuição mais significante deste trabalho é a proposta de um método para o dimensionamento otimizado de uma dada topologia de CCCMS, para uma aplicação especifica, baseado na análise apresentada anteriormente. O método recebe como entrada os multiplicadores de carga da topologia, as características dos dispositivos que são usados para a implementar e a especificação da aplicação, e otimiza o projeto de forma a minimizar a área e perdas do conversor. O método proposto foi automatizado num script em Python e utilizado para dimensionar um CCCMS para a aplicação do M4M. O circuito obtido e o processo de otimização foram validados por simulação., en=This thesis main objective is the design optimization of a fully integrated MOSCC to be used in a neural stimulator implant developed in the context of the M4M European project. Initially, the state of the art modeling and analysis of a SCC is presented. The output resistance is analysed based on the topology charge multipliers and component sizes by considering the converter in two ideal regimes: SSL and FSL. As this analysis, as it is found in the literature, is only adequate for single output converters it was extended to the case of multiple outputs by using a transimpedance model. The most significant work on this thesis is the proposal of a method for optimally sizing a given MOSCC topology for a specific application based on the previously presented analysis. The method takes as inputs the topology's charge multipliers, the characteristics of the components used to implement it and the application specification, and calculates the optimal size of each component to minimize area and losses. The proposed method was automated using a Python script and used to size a MOSCC for the M4M application. The obtained circuit and the optimization process were validated using simulation.}
Keywords: {pt=Projeto de circuitos integrados, gestão de energia, conversão DCDC, conversor de condensadores comutados, saídas múltiplas, otimização, en=Design of integrated circuits, power management, DCDC conversion, switched capacitor converter, multiple outputs, optimization}

Discussão: novembro 22, 2021, 10:0