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[2018年IEEE能源转换大会暨博览会（ECCE）- 美国俄勒冈州波特兰市（2018.9.23-2018.9.27）] 2018年IEEE能源转换大会暨博览会（ECCE）- 面向低功耗片上集成应用的MHz级GaN基零电压开关降压转换器全面比较研究

DOI：10.1109/ECCE.2018.8558338 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 非隔离降压转换器被广泛用作辅助电源。工业界通常将主动和被动元件集成于单芯片中。高功率密度与高效率始终是最重要的需求。相较于千赫兹频率，兆赫兹（MHz）级的高开关频率能大幅缩减被动元件体积，但会导致硬开关转换器产生巨大开关损耗。零电压开关（ZVS）技术可显著降低开关损耗，尤其在高频工况下效果突出。本文对比了三种工作在MHz频段的ZVS降压型转换器——常规降压、抽头电感降压及混合谐振降压转换器。最终通过三组采用氮化镓（GaN）器件的硬件原型（输入24-48V，输出3A/5V）进行效率、尺寸及热性能的实测比较。
作者： Xiaonan Zhao，Chih-Shen Yeh，Cheng-Wei Chen，Jih-Sheng Lai
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

比较三种工作在MHz频率下的零电压开关(ZVS)降压型转换器（传统降压、抽头电感降压和混合谐振降压），用于低功耗集成片上应用，重点关注效率、尺寸和热性能。

研究成果

混合谐振降压转换器由于软开关和泄漏能量的充分利用，尽管元件数量较多，但仍展现出最高的效率（功率级效率高达92.62%）和最佳的热性能。与常规降压转换器和抽头电感降压转换器相比，它提供更宽的占空比和更低的电压应力，适用于集成片上电源的MHz频率应用。

研究不足

该研究仅限于低功率应用（3安培输出）和特定输入电压范围（24-48伏）。定制磁性元件的使用可能无法直接扩展到其他设计，而混合谐振转换器的复杂性可能会增加成本和控制挑战。更高功率水平或不同频率未被探讨。

SCI高频之选
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