近年来随着便携式电子设备的不断发展,小型化、轻量化逐渐成为其发展趋势。便携式设备的核心为内部的电源变换单元,如何实现其高效以及高功率密度成为学术界的研究热点。提高频率是提高电源变换单元功率密度最有效的方式,因此本文提出了一种高频自谐振Class E2 DC-DC变换器系统。其中开关器件采用正弦波驱动的方式且工作在软开关状态,开关频率可高达20MHz,大幅提高了系统的功率密度。本文分析了电流驱动型Class E整流器的工作原理,得到二极管导通占空比与电路中无源元件参数以及输入的关系,结合二极管电压应力、整流器等效阻抗等特性分析,提出了电流驱动型Class E整流器的优化参数设计方法。利用Pspice软件对所设计整流器进行仿真分析,可知二极管工作在软开关状态,同时在恒定输出功率情况下等效阻抗可呈阻性或弱感性。与传统的扫描法相比,本文所提出的设计方法更为准确。为进一步提高系统的工作特性,本文提出了两种无源匹配网络:T型匹配网络和π型匹配网络。通过优化设计,整流环节经过此两种匹配网络后等效阻抗可呈现阻性,因此可保证开关管在较宽负载范围内实现零电压开通,降低了系统低载时的开关损耗,提升了系统效率。最后通过Pspice仿真验证了理论分析的正确性。本文对传统自谐振电路进行了损耗分析,在此基础上提出通过在开关管栅极-源极或栅极-漏极间并联LC支路的方法来降低流过驱动电路等效内阻的电流,进而降低驱动电路的损耗,提高系统整体效率。加入并联支路后该电路依然可以实现自谐振,但驱动损耗大幅降低,系统效率可提升4个百分点以上。最后结合on-off控制方法,设计并搭建了额定功率10W、工作频率20MHz的样机进行实验验证。当负载从满载到70%之间变化时,输出电压保持5V恒定,系统效率始终高于73%,满载时系统效率高达81.3%。