开关电源作为电力电子设备中不可或缺的组成部分,随着科技的飞速发展在不断改进优化,更高效、更可靠、低损耗、低噪声、抗干扰和模块化已成为开关电源的发展方向。其中DC/DC电源在计算机、通信、数据中心、电池充电、工业和航空等领域具有十分广泛的应用,其所消耗的电能可高达总电量的10%,因此对它的要求也越来越高,轻、薄、小、低耗能已成为其发展的必然趋势。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,和传统的硅(Si)材料相比具有更大的禁带宽度、更高的击穿电场和更高的电子饱和速度等优点,使其在高温、高频、中高压等场合具有令人瞩目的应用前景。新型功率半导体器件一—增强型GaN晶体管(GaN E-HEMT)由于其独特的材料与结构,开关速度可高达Si MOSFET的十倍以上,开关损耗及导通损耗较小,因此适用于高频高效场合。随着开关频率的增加,GaN晶体管在DC/DC电源中应用时,可有效减小储能元件及磁性元件的体积,从而有益于提升电源的功率密度。为了极大发挥GaN E-HEMT的特性优势,本文对其开关特性做出了详尽分析。首先对GaN E-HEMT与Si MOSFET的结构进行了对比,然后对GaN E-HEMT的基本工作原理进行了分析。通过双脉冲半桥电路得出晶体管开关波形,并对开关过程及损耗产生机理做出了详细分析。由于GaN E-HEMT的高速开关特性,使得器件及回路中的寄生参数对开关特性的影响放大,造成开关波形出现尖峰及振荡,危害器件在使用过程中的可靠性,因此对尖峰及振荡的产生原因及影响因素做出分析,并提出一种新型的RCCD抑制电路,可有效抑制开通、关断过程中产生的尖峰及振荡问题。基于对GaN E-HEMT的特性分析,设计了主拓扑为LLC谐振变换器的DC/DC电源,根据设计要求,制作了输入电压为300V-400VDC、输出电压为12V DC、开关频率为470kHz的DC/DC样机,其中半桥开关管以及整流管均采用了GaN E-HEMT。通过对LLC谐振电路中的开关管损耗进行计算,可以证明使用GaN E-HEMT相较于使用Si MOSFET可有效减小损耗。并通过实验证明了 GaN E-HEMT作为开关管可有效提升DC/DC变换器的功率密度及效率。