Defesa de Mestrado do aluno RICARDO DA SILVA ALVES JUNIOR

Título:
Algoritmo de Seleção Clonal Aplicado ao Projeto de Conversores DC-DC a Capacitor Chaveado

Discente:
Ricardo da Silva Alves Junior

Resumo: 
Esta dissertação de mestrado apresenta uma metodologia de automação de projeto eletrônico para conversores DC-DC a capacitor chaveado (SC) baseada em um algoritmo de seleção clonal (CSA). A abordagem proposta integra um modelo analítico para avaliar a função custo do algoritmo evolutivo, permitindo gerar e otimizar topologias de conversores DC-DC. A metodologia desenvolvida foi aplicada a um conjunto de diferentes razões de conversão, variando desde M = 2 V/V até M = 6 V/V, e considerando condições de operação para baixa potência e baixa tensão: tensão de entrada 200 mV; corrente de carga 100 nA; capacitância de saída 100 pF; frequência de chaveamento de 1 MHz; e resistência de condução das chaves de 100 kΩ. A função de aptidão proposta para o algoritmo considera métricas elétricas e estruturais, incluindo razão de conversão efetiva, resistência equivalente dos conversores formada por perdas de chaveamento rápido e lento simultaneamente, capacitância total utilizada, número de nós e ramos. Os resultados obtidos indicam que a metodologia é capaz de convergir de forma estável para topologias fisicamente implementáveis, combinando estruturas não convencionais para cumprir com as especificações impostas. Adicionalmente, foi avaliado o impacto da inicialização do algoritmo com topologias conhecidas (sementes do algoritmo) em comparação com inicialização puramente aleatória. Os resultados mostraram que o uso de sementes reduz significativamente o número de gerações necessárias para atingir níveis elevados de aptidão, acelerando a convergência do algoritmo, sem comprometer a qualidade final das soluções encontradas. Em todos os cenários analisados, observou-se convergência para patamares finais de aptidão semelhantes, indicando robustez do método frente à estratégia de inicialização adotada. O desempenho e funcionamento dos conversores estimados pelo algoritmo foi verificado através de simulações elétricas em Ngspice, confirmando a concordância do modelo analítico utilizado no algoritmo. Dessa forma, a metodologia proposta mostra-se adequada como ferramenta de apoio ao projeto preliminar de conversores DC-DC a SC, permitindo a exploração automática de um amplo espaço de topologias antes da aplicação de fluxos tradicionais de projeto em nível de circuito integrado.

Banca:
Luis Fabián Olivera Mederos (orientador)
Luciana Faletti Almeida (membro interno)
Mateus Grellert da Silva (UFGRS, Membro externo)

Data:
8 de abril de 2026 às 10h, remota através da plataforma Microsoft Teams.

Link Microsoft Teams:
https://teams.microsoft.com/meet/28038382058605?p=RDVJeuh6phZ22sWEd6