On-chip DC/DC converter using on-chip components.

Questa tesi di master presenta una completa indagine sulla progettazione e l’analisi di convertitori DC/DC integrati utilizzando un’induttanza su chip potenziata da un Concentratore Magnetico Integrato (IMC) e un Convertitore a Capacità Commutata (SCC) per migliorare l’efficienza energetica nei sistemi di energia distribuita. La ricerca si concentra inizialmente sulla modellazione dell’induttanza su chip con l’IMC utilizzando COMSOL Multiphysics per comprendere accuratamente le sue proprietà magnetiche. Successivamente, viene progettato un convertitore Buck regolato, integrando l’induttanza su chip con l’IMC, e le sue prestazioni vengono confrontate con quelle di concorrenti sia su chip che fuori chip. I risultati dimostrano un notevole incremento del 10% dell’efficienza quando si utilizza l’IMC. Tuttavia, l’ef- ficienza complessiva del convertitore DC/DC integrato rimane inferiore a quella di un regolatore di tensione lineare. Per superare questa limitazione, lo studio esplora l’integrazione di un SCC 2:1, che presenta caratteri- stiche di prestazioni superiori e si adatta meglio alla gamma desiderata di carico in uscita. Un’analisi completa dell’efficienza a livello di transistor rivela che gli SCC possono raggiungere un’impressionante efficienza del 60%, offrendo un significativo miglioramento dell’efficienza di conversione di potenza integrata. Concentrandosi sulla realizzazione pratica, la ricerca procede allo sviluppo del layout per il convertitore DC/DC basato su SCC integrato. La progettazione del layout tiene conto dell’integrazione dei componenti su chip, degli effetti parassitari e della gestione termica per garantire prestazioni ottimali e affidabilità. Questa ricerca contribuisce all’avanzamento del settore proponendo un approccio innovativo ai convertitori DC/DC integrati utilizzando materiali magnetici e getta le basi per possibili convertitori DC/DC nella tecnologia XT011.