近年来,随着5G技术的蓬勃发展,人们对于高速数据通讯的需求日益增长,但受限于5G基站能耗的剧增且扩展空间的受限,导致市场对5G功放电源的效率和功率密度要求也越来越高。传统5G功放电源一般采用隔离式全桥拓扑,其变压器尺寸大且会产生额外损耗,难以进一步提升效率和功率密度。因此,本文根据5G功放电源的高效、高功率密度需求展开了以下研究:首先,对现有工业界的功放电源模块进行了调研,对比分析了隔离型全桥拓扑、传统非隔离拓扑以及飞跨电容三电平非隔离拓扑的优缺点。由于多电平技术可以减小电感伏秒,大幅减小电感体积,且能采用耐压更低,性能更好的开关管,使进一步提升效率和功率密度成为可能,因此本文选择了飞跨电容三电平Buck-Boost作为研究对象。其次,为实现高效、高功率密度,针对两相交错并联飞跨电容三电平电路给出了开关管的选型方法以及电感、电容等器件参数的设计方法,选择了体积小、延时低的隧道磁阻电流检测方案。建立了飞跨电容三电平拓扑的开环小信号模型,对比分析了电压模式控制与平均电流模式控制的闭环小信号模型。提出了输出电压调压的动态多阶段控制方法,实现了输出电压的快速调压。并在不同载波调制方式下进行了飞跨电容电压补偿效果的对比,选定了适合本方案的载波调制方式。最后,研制了一台额定功率为1k W,峰值效率为97.5%,功率密度达510W/in~3的两相交错飞跨电容三电平Buck-Boost样机,验证了设计方法的正确性,达到了高效、高功率密度的预期目标。