邓孝祥， 刘浩男， 张伟杰

(黑龙江科技大学 电气与控制工程学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

近年来，随着光伏、储能、新能源汽车、绿色数据中心等产业的兴起，对开关电源的效率和功率密度要求越来越高，极大推动系统供电朝高频化、高效率和高功率密度的方向发展[1-3]。在我国提出碳达峰、碳中和的背景下，提升供电系统的效率是十分必要的。由于传统的DC-DC变换器工作在硬开关状态，不利于高频化的设计，且EMI噪声较大，需要考虑效率与功率密度之间的平衡。LLC谐振变换器工作在谐振状态，可以利用滞后电流实现开关管的零电压开通，降低开关损耗，有利于高频化设计。新型的宽禁带半导体GaN器件具有开关速度快、无反向恢复、封装小的特点，具有很低的引线电感，相比于传统的Si器件，前者拥有十分优异的高频特性[4-7]。笔者结合实际需求，设计一款基于GaN器件的LLC谐振变换器，采用矩阵式变压器平分副边的电流应力，设计380～400 V输入，12 V/42 A输出的高频高效DC-DC变换器。

1 半桥LLC工作原理

半桥LLC拓扑如图1所示。其由开关网络、谐振网络和整流网络三部分组成。开关网络由两个开关管组成半桥结构，产生方波激励，开关管Q1和Q2互补导通，占空比为50%，需要留有一定的死区时间防止桥臂直通，同时，为实现开关管零电压开通提供条件[8-9]。谐振网络由谐振电容Cr、谐振电感Lr和变压器励磁电感Lm组成，变压器提供电气隔离以及降压功能，变比为n∶1∶1。整流网络将变压器输出的交流电转换为直流电，经滤波电容后对负载RL供电。……