基于GaN HEMT的高效率、高功率密度LLC谐振变换器的设计

摘要

氮化镓器件凭借开关速度快、导通电阻小等优势,可使开关电源在高频率工作时兼顾转换效率.同时,开关频率的提高可以减小系统无源元件的体积,进而提高变换器的功率密度.LLC谐振变换器因其本质的软开关特性,可以实现原边开关管零电压导通及副边整流管零电流关断,可进一步降低系统高频工作时的开关损耗,提升变换器的效率.以IEEE IFEC 2017的要求为指标,在对LLC谐振变换器进行谐振参数优化的基础上,采用GaN HEMT作为原边开关管,结合同步整流技术和平面变压器技术,研制了一台360～400 V输入,750 W/12 V输出的LLC谐振变换器原理样机,整体功率密度达8.27W/cm3,最高效率为96.23％.实验结果验证了设计方案的可行性和先进性.