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在通信、汽车、航空航天、数据处理等领域，小型化的模块电源被广泛的应用。提升电路的工作频率，可以减小系统中无源元件的体积，提升系统的功率密度。但高频化会带来开关损耗的增加，电路中的寄生参数对电路的影响变得显著等一系列问题。为了应对这些问题，可以从电路的拓扑结构，开关器件的选型及磁性元件结构的设计等方面进行相应的优化。
首先根据高效率高功率密度的要求，本课题采用的开关器件为宽禁带半导体材料GaN器件，具有寄生参数小，开关速度快等一系列优点。拓扑结构选择半桥LLC谐振变换器结构，对电路的原理和特性进行分析，依据项目指标要求进行系统参数的设计。并且考虑高频条件下，变压器副边漏感对电路工作特性的影响，在此条件下建立优化后的电路模型，并且为了保证电路的软开关特性，对参数计算过程进行优化。
为了减小系统的体积，本文采用集成平面PCB磁性元件的结构。相比于传统的分立式磁性元件结构，平面PCB磁性元件具有体积小，可重复性强，散热特性好等一系列优点。为了减小电路副边整流管的电流应力和热应力，本课题采用一种矩阵变压器的结构，并利用磁集成技术，进一步减小磁性元件的体积。同时利用变压器分层建模的思想，建立平面变压器的等效模型，设计平面变压器的参数。同时基于仿真软件建立平面变压器的3D等效模型，对平面变压器设计结果进行验证，并对变压器的绕组结构进行优化，减小变压器的损耗。
为了实现较好的输出电压调整特性，本文采用状态变量曲线分析的方法对LLC电路进行建模，依据状态变量轨线分析的结果对电路的启动过程进行优化设计，降低启动过程中的电流应力和热应力，并保证系统的快速启动。同时根据变换器在不同工作状态下的轨线特性，对系统动态响应过程进行设计优化，改善系统的动态响应特性。
最后为了验证理论分析的准确性，根据项目指标搭建了额定输出功率为300W，开关频率为1MHz的实验样机进行测试，额定输入电压为48V，输出电压为12V，满载时系统效率达到95.6%，输出电压纹波较小，符合通信电源设计要求。实验结果与理论分析和仿真结果一致。
首先根据高效率高功率密度的要求，本课题采用的开关器件为宽禁带半导体材料GaN器件，具有寄生参数小，开关速度快等一系列优点。拓扑结构选择半桥LLC谐振变换器结构，对电路的原理和特性进行分析，依据项目指标要求进行系统参数的设计。并且考虑高频条件下，变压器副边漏感对电路工作特性的影响，在此条件下建立优化后的电路模型，并且为了保证电路的软开关特性，对参数计算过程进行优化。
为了减小系统的体积，本文采用集成平面PCB磁性元件的结构。相比于传统的分立式磁性元件结构，平面PCB磁性元件具有体积小，可重复性强，散热特性好等一系列优点。为了减小电路副边整流管的电流应力和热应力，本课题采用一种矩阵变压器的结构，并利用磁集成技术，进一步减小磁性元件的体积。同时利用变压器分层建模的思想，建立平面变压器的等效模型，设计平面变压器的参数。同时基于仿真软件建立平面变压器的3D等效模型，对平面变压器设计结果进行验证，并对变压器的绕组结构进行优化，减小变压器的损耗。
为了实现较好的输出电压调整特性，本文采用状态变量曲线分析的方法对LLC电路进行建模，依据状态变量轨线分析的结果对电路的启动过程进行优化设计，降低启动过程中的电流应力和热应力，并保证系统的快速启动。同时根据变换器在不同工作状态下的轨线特性，对系统动态响应过程进行设计优化，改善系统的动态响应特性。
最后为了验证理论分析的准确性，根据项目指标搭建了额定输出功率为300W，开关频率为1MHz的实验样机进行测试，额定输入电压为48V，输出电压为12V，满载时系统效率达到95.6%，输出电压纹波较小，符合通信电源设计要求。实验结果与理论分析和仿真结果一致。