基于GaN器件的高功率密度LLC谐振变换器的研究

来源：电工电能新技术杂志2019年第8期北京时间：

作者：魏小富， 陈神炀， 朱宏铿， 杨旭， 郭翔

单位：1. 西安交通大学电气工程学院， 陕西 西安 710049；
\r\n2. 合肥华耀电子工业有限公司， 安徽 合肥 230088

摘要：随着信息技术、计算机技术、5G商业应用、大数据中心建设的迅猛发展，对高功率、高效率的通信电源存在巨大需求。氮化镓(Gallium nitride)器件具有高开关速度、低导通电阻、无反向恢复损耗等特点；LLC谐振拓扑可以实现原边功率管零电压导通、整流管零电流关断，将二者结合可以在高效率前提下进一步提高开关频率，提升功率密度。本文针对5G基站通信电源扩容中对高功率、高效率、高密度单模块电源的需求，通过原边功率管ZVS、功率器件损耗条件对谐振腔参数Ln、Q进行优化设计，结合最新高频同步整流驱动芯片NCP4305和平面变压器技术，采用全氮化镓器件作为功率管，设计并制作了一款560W，300V输入、375V输出的LLC谐振变换器原理样机。功率密度达到131W/cm3，最高效率可达到9448%，实验验证了设计方案的正确性。

关键词：LLC谐振变换器, 高功率密度, 氮化镓, 同步整流

基金资助：中国博士后基金(2018M643647)、 国家博士后创新人才支持计划(BX201800004)