王忠杰 王议锋 陈 庆 陈 博 王 浩

基于GaN的高频Boost变换器优化设计

王忠杰1王议锋1陈 庆2陈 博1王 浩3

（1. 天津大学智能电网教育部重点实验室 天津 300072 2. 国网江苏省电力有限公司 南京 211000 3. 天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室 天津 300387）

该文围绕同步整流型Boost拓扑效率提升这一关键问题展开研究。作为Boost变换器三种工作模式之一，临界导通模式（BCM）下的Boost变换器可以实现主功率开关的零电压开通或谷底开通以及续流管的零电流关断，有助于提升变换器效率。此外，采用同步整流技术可进一步减小传统续流二极管的导通损耗。该文从BCM下的参数设计出发，重点研究变换器的死区时间配置方法。该方法理论上减小了内部体二极管的导通损耗，在输出电流较大的情况下，有助于进一步提升变换器效率。此外，还总结Boost变换器的主要损耗计算方法。最后，利用GaN功率开关器件，搭建一台额定功率为500W的实验样机，其峰值效率达到了98%，功率密度达到了96W/in3（1in3=1.638 71×10-5m3）。实现了高效、高功率密度的设计目标，验证了理论分析的正确性。

Boost变换器 同步整流 死区配置 效率

0 引言

随着电力电子技术的不断发展，对电力电子装备的高效、高功率密度的应用需求不断提高。为了同时满足这些需求，各国学者开始向高频领域进行探索，并试图在改进拓扑结构、控制算法、磁集成技术及应用新型宽禁带器件等研究领域寻求突破。在宽禁带器件中，与传统硅器件相比，氮化镓（Gallium Nitride, GaN）器件凭借其较低的通态电阻以及更快的开关速度等优越性能[1]，可以实现高频、高效、高功率密度的技术要求，为实现变换器高频小型化提供了可能。……