随着电子设备的集成化和轻量化趋势,现代电力电子要求功率变换器具有高功率密度、高效率以及快速的动态响应。变换器高频化有利于大幅减小无源元件的体积和重量,提升系统的动态响应速度,提高变换器的功率密度。但是高频化也带来很多问题:如迅速增加的开关损耗、磁元件的参数控制、直流输出侧高频纹波等,成为变换器高频化发展的瓶颈。本文针对20MHz开关频率的隔离型高频DC-DC谐振变换器展开研究,主要内容如下:首先,本文详细分析了ClassΦ2逆变器和Class E整流器的工作原理。根据整流器的工作模态,给出了整流器的参数设计方法,使整流器在基波处呈近阻性,提高了整流器的功率传输效率;为实现主开关管ZVS并降低开关应力,建立了ClassΦ2逆变器的开关管等效阻抗模型,并基于该模型推导了逆变器各参数表达式;对隔离变压器进行了分析,并采用多目标优化方法设计了空芯变压器。其次,分析了Si MOSFET同步整流自驱动的不足与GaN器件在同步整流应用中的驱动难题,结合自谐振理论与驱动芯片特性,提出了一种新型的基于GaN器件的同步整流驱动方式,并给出了高效的参数设计方法。通过优化反馈网络的工作频段,使其具有比传统自驱动更稳定的幅值和更灵活的相移特性,更适合GaN器件的同步整流驱动。最后基于滞环控制策略,给出了系统的控制方案。再次,通过分析单电容滤波器,得出了滤波器的高频性能可由其有效电感表征。提出了新型两电容滤波器,建立其等效电路模型,明确了影响该滤波器有效电感的机理,揭示了利用分布参数可有效提高滤波器的高频衰减性能。基于该新型两电容滤波器模型,提出了高衰减的新型多电容滤波器,可实现高频变换器输出滤波器小型化、低纹波设计。通过测量插入增益验证了所提方案的有效性。最后,本文搭建了一台开关频率为20MHz、输入18V、输出5V/10W的隔离型高频DC-DC谐振变换器实验样机。实验结果与理论分析一致,验证了所提电路的可行性。同步整流实验结果表明,变换器在闭环时工作稳定,维持了主开关管和同步管的软开关特性,并在满载时整机效率可达78.4%。所提纹波抑制技术实验结果表明,变换器在满载开环时,输出的高频纹波比传统滤波方式降低了55.6%;在满载闭环时,输出的低频纹波比传统滤波方式降低了50.8%。