近几十年来,互联网技术飞速发展,基础电信设备和移动设备的规模大幅度增加,这对能源的利用和供电系统的性能均提出了严峻的挑战。分布式架构的电源系统可靠性高、拓展性强、灵活性好,因此在基础电信设备中广泛应用。为了提高能源的利用率以及适应分布式电源系统的模块化发展,需要对变换器的效率和功率密度做进一步提升。另外,如今的移动设备变得越来越轻薄、便携,这对充电设备也提出了新的要求。上述的发展促使了中小功率变换器朝着高效率高功率密度的方向前进。本文以基础电信设备和充电设备对高效率高功率密度变换器的追求作为切入点,以有源箝位电路和GaN器件在反激电路和正激电路中的应用作为研究对象,对拓扑结构优化以及器件寄生参数的影响进行了深入的研究和讨论。针对拓扑结构优化:本文首先分析了不同箝位方式下有源箝位反激和有源箝位正激电路的特性。其次对三种不同谐振方式的有源箝位反激电路进行了原理分析并对关键波形进行了推导说明。最后对传统的有源箝位正激电路进行了讨论,分析了其实现零电压开通的条件。在此基础上,本文提出了一种新型副边谐振有源箝位正激电路。针对器件寄生参数的影响:本文首先分析了原边开关管结电容的影响,表明了GaN器件在高频应用中的优势。其次分析了同步整流管结电容的影响:对有源箝位反激电路的电流跌落现象进行了详细分析,并建立了相应的电路等效模型;对新型副边谐振有源箝位正激电路的电压振荡现象进行了详细说明,也建立了相应的等效电路模型。针对高效率高功率密度的实现:本文对副边谐振有源箝位反激和新型副边谐振有源箝位正激进行了系统设计和仿真验证。在此基础上搭建了2个65W的样机,验证了理论和实验的一致性。应用副边谐振有源箝位反激方案的样机其峰值效率为93.7%,功率密度为25W/in3;应用新型副边谐振有源箝位正激方案的样机其峰值效率为93.2%,功率密度为28W/in3。这与传统的反激电路和正激电路相比,效率和功率密度均有较大提升。