DISEÑO DE UN CIRCUITO COMPENSADOR DE MODO DE TENSIÓN PARA UN CONVERTIDOR DC-DC BUCK EN TECNOLOGÍA CMOS DE 28NM

Hernandez Campos, Johan Sebastian; Martinez Gonzalez, Brayan Camilo

DISEÑO DE UN CIRCUITO COMPENSADOR DE MODO DE TENSIÓN PARA UN CONVERTIDOR DC-DC BUCK EN TECNOLOGÍA CMOS DE 28NM

dc.contributor.advisor	Ardila Ochoa, Javier Ferney
dc.contributor.author	Hernandez Campos, Johan Sebastian
dc.contributor.author	Martinez Gonzalez, Brayan Camilo
dc.contributor.evaluator	Mier Martinez, Javier Enrique
dc.contributor.evaluator	Carreño Zagarra, Jose Jorge
dc.date.accessioned	2025-07-03T15:18:34Z
dc.date.available	2025-07-03T15:18:34Z
dc.date.created	2025-07-02
dc.date.embargoEnd	2027-07-02
dc.date.issued	2025-07-02
dc.description.abstract	Las variaciones en la tensión de salida del convertidor DC-DC buck son un problema que conduce a la degradación de la eficiencia del convertidor; esto puede generar inestabilidad en el sistema y reducir el rendimiento del sistema en chip (SoC) en el que se está utilizando. El diseño de un bloque de compensación en modo tensión resuelve este problema, minimizando así las fluctuaciones y garantizando una respuesta rápida y estable a los cambios en la carga o en la tensión de entrada. Se desarrolló un enfoque de optimización para reducir el área ocupada por los elementos pasivos de la compensación del circuito, con el propósito de mejorar la eficiencia del diseño y reducir los cos tos de implementación. El método propuesto consta de dos etapas principales: en primer lugar, la generación de un conjunto de puntos iniciales que cumplen con las especificaciones establecidas; posteriormente, la optimización de estos puntos mediante el algoritmo de búsqueda pattern search de MATLAB. Este enfoque es particularmente útil para problemas con restricciones no lineales y funciones objetivo complejas, permitiendo encontrar soluciones que minimicen el área de los componentes sin comprometer el desempeño del circuito. Además, se introdujeron técnicas de trimming para garantizar una gran robustez frente a las variaciones PVT y las variaciones estadísticas (MC). Con el diseño y la implementación del VMC en el convertidor DC-DC buck, el sistema alcanza un rango de ganancia de [68.69dB, 75.63dB], un rango de UGBW de [203.8kHz, 293.5kHz], un rango de margen de fase (PM) de [47◦, 68.87◦], y un rango de margen de ganancia (GM) de [15.25dB, 25.69dB] a nivel de esquemático. Estos resultados confirman que el sistema cumple las especificaciones exigidas.
dc.description.abstractenglish	Variations in the output voltage of the DC-DC buck converter can degrade the efficiency of the converter, causing instability in the system and reducing the performance of the system-on-chip (SoC) where it is used. The design of a voltage-mode compensation block solves this problem, minimizing fluctuations and ensuring a fast and stable response to load or input voltage changes. An optimization approach was developed to reduce the area occupied by the passive elements of the circuit compensation, to improve design efficiency and reduce implementation costs. The proposed method consists of two main steps: first, the generation of a set of initial points that meet the established specifications; subsequently, the optimization of these points using MATLAB’s pattern search algorithm. This approach is particularly useful for problems with nonlinear constraints and complex objective functions, allowing us to find solutions that minimize the area of the components without compromising the performance of the circuit. In addition, trimming techniques were introduced to ensure high robustness to PVT variations and statistical variations (MC). With the design and implementation of the VMC in the DC-DC buck converter, the system achieves a gain range of [68.69dB, 75.63dB], a UGBW range of [203.8kHz, 293.5kHz], a phase margin (PM) range of [47◦, 68.87◦], and a gain margin (GM) range of [15.25dB, 25.69dB]. These results confirm that the system meets the required specifications.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Electrónico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45804
dc.language.iso	eng
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Electrónica
dc.publisher.school	Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rights	info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_f1cf
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Circuito VMC
dc.subject	Optimización
dc.subject	área
dc.subject	CMOS
dc.subject	Convertidor DC-DC Reductor
dc.subject.keyword	VMC Circuit
dc.subject.keyword	Optimization
dc.subject.keyword	area
dc.subject.keyword	CMOS
dc.subject.keyword	DC-DC Buck Converter
dc.title	DISEÑO DE UN CIRCUITO COMPENSADOR DE MODO DE TENSIÓN PARA UN CONVERTIDOR DC-DC BUCK EN TECNOLOGÍA CMOS DE 28NM
dc.title.english	DESIGN OF A VOLTAGE MODE COMPENSATOR CIRCUIT FOR A DC-DC BUCK CONVERTER IN A 28NM CMOS TECHNOLOGY
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado