谭琳琳，王康平，宇文甸，杨　旭

（西安交通大学电气工程学院，西安710049）

基于GaN器件LLC谐振变换器的平面变压器优化设计

谭琳琳，王康平，宇文甸，杨旭

（西安交通大学电气工程学院，西安710049）

现代开关电源的发展呈现高效率和高功率密度的趋势。基于GaN器件LLC谐振变换器，采用同步整流技术，通过平面变压器的设计和结构优化大大减小了变换器的高度和体积，同时也减少损耗，提高了系统的功率密度和效率。搭建了1 MHz/120 W同步整流LLC谐振变换器硬件电路，对设计进行了实验验证。样机的功率密度达到了262 W/in3，最高效率达到了94.9%。

LLC谐振变换器；GaN器件；同步整流；平面变压器

引言

LLC谐振变换器由于其高效率、高功率密度和软开关特性，成为备受关注的DC/DC拓扑［1］。由于GaN器件具有高开关频率、低导通损耗、无反向恢复等优势，基于增强型氮化镓（eGaN）场效应晶体管设计同步整流LLC谐振变换器，大大提高了电源模块的综合性能［2］。目前国内还鲜见基于eGaN器件的高频模块电源设计，本文对采用eGaN器件的高频直流电源模块进行了研究。

功率变压器是高频DC/DC设计的关键和难点。传统变压器体积大、损耗高，尤其在高频情况下，很大程度上限制了开关电源的功率密度和效率。平面变压器因其体积小、功耗低、散热好、模块化等特性在高频功率变换器领域被广泛应用［4］。在1 MHz，120 W，48 V/12 V高功率密度直流电源模块设计中采用了平面变压器结构，使用平面磁芯和PCB绕组，减小了变压器的体积和高频下功率损耗，使变换器整体效率和功率密度有了显著提高。……