航空高压DC-DC变换器是航空高压直流电源系统的重要组成部分,需要具有较高的功率密度和变换效率。采用GaN器件可以提高航空高压DC-DC变换器的开关频率,由此提高功率密度;采用软开关技术可以提高其变换效率。本文研究基于GaN器件的软开关航空高压DC-DC变换器。本文对目前主流的商用高压GaN功率器件和Si MOSFET进行了参数对比,分析了不同类型的高压GaN功率器件的特点,并分析其驱动电路和反向导通原理。介绍了GaN功率器件的开关特性测试方法,并测试了GaN功率器件在硬开关和软开关工作条件下的开关特性。实验结果表明,GaN功率器件硬开关工作时开通损耗较大,采用软开关技术可以消除开通损耗,提高变换效率。工作于直流变压器(DC Transformer,DCX)方式的LLC谐振变换器能够在全负载范围内实现软开关,同时其开关频率恒定,有利于优化磁性元件的设计和实现高的变换效率。为了调节输出电压,需加入一个预调节器或后调节器。本文分析了半桥LLC谐振变换器的工作原理,分析了电压增益特性,指出为了获得良好的负载调整率,需增大励磁电感和谐振电感的比值。针对输入电压范围较宽、输入电流纹波要求较高的航空高压DC-DC变换器,本文选择Boost变换器作为预调节器。考虑到实现软开关时Boost变换器的电感电流脉动较大,本文采用两路Boost变换器交错并联,以减小输入电流纹波。最终,本文采用两路交错并联Boost变换器+DCX-LLC谐振变换器的电路拓扑作为软开关航空高压DC-DC变换器拓扑。最后,在实验室研制了一台350W,开关频率500 k Hz的软开关航空高压DC-DC变换器。实验结果表明,Boost变换器和LLC谐振变换器在全负载范围内均实现了软开关,Boost变换器满载时效率为98.38%,DCX-LLC谐振变换器满载时效率为96.20%,整机满载时效率为94.64%。