Projeto de Conversor DC-DC com Modulação PWM de Baixa Tensão para Gerenciamento de Potência em Microcontroladores IoT Dedicados à Automação e Monitoramento.
Gerenciamento de potência, Microcontrolador, IoT, PWM, Conversor buck, CMOS 22 nm.
O crescimento da Internet das Coisas (IoT) impulsionou a demanda por microcontroladores energeticamente eficientes, exigindo circuitos de gerenciamento de potência (PMIC) otimizados. Neste contexto, aliado ao esforço estratégico de soberania tecnológica na fabricação nacional de semicondutores, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador analógico com modulação por largura de pulso (PWM) no modo de tensão para um conversor DC-DC Buck. O circuito foi projetado para integrar o power manager de um microcontrolador de 32 bits, utilizando tecnologia CMOS de 22 nm. O projeto abrange a síntese em nível de transistores dos blocos críticos do sistema: compensador de erro Tipo III, gerador de rampa dente de serra, comparador de alta velocidade e referências de tensão e corrente. Para validar a estabilidade e a robustez da topologia frente às não-idealidades de fabricação e flutuações térmicas, o sistema foi submetido a simulações cobrindo os cantos PVT (Processo, Tensão e Temperatura). As análises englobaram a modelagem funcional (pré-layout) e simulações pós-layout com extração parasitária (R+C). Os resultados comprovam a eficácia com regulação em 1,5 V com ondulação (ripple) inferior a 1,1% e uma eficiência energética de aproximadamente 96% no regime nominal.