传统LLC谐振变换器以额定功率点为设计需求进行谐振参数设计,虽然确保了全负载范围内的电压增益满足需求,但同时也忽略了轻负荷状态下变换器效率偏低的问题。针对LLC谐振变换器在电动汽车车载充电电源（On-Board Charging Power Supply）等变功率工作场合下的应用,论文采用变电感比值k的设计思想,提出了一种基于变压器切换控制的半桥LLC谐振变换器（Switching Transformer-Based Half Bridge LLC Resonant Converter,STHB-LLC）,通过控制变压器的投切,提高轻负荷阶段的变换器效率。同时,为了进一步拓宽变换器轻载效率优化范围,提出了一种最优负荷分区控制策略,使变换器整体效率水平在较大范围内得以提升。首先,介绍了所提STHB-LLC谐振变换器的基本拓扑结构,运用基波分析法（First Harmonic Analysis,FHA）对其等效模型进行理论推导,并从频率分区的角度对其工作模态以及电压增益特性进行详细分析。同时,对所提最优负荷分区控制策略进行原理介绍,给出了变压器切换控制最大功率点P_switchmax的详细推导过程,由此将整个负载范围划分为轻载区和重载区两个部分,为变压器切换点的优选提供了理论依据。然后,通过分析变换器软开关特性以及阶段式充电电源工作特性,以所提STHB-LLC谐振变换器为主拓扑设计了一款1kW的电动汽车充电电源,对主电路谐振元件参数的设计进行了详细的分析并给出了具体设计步骤,还对主电路元件的设计选型做出了介绍。同时,给出了所设计充电电源的闭环控制方案,采用恒流单闭环到恒压双闭环的控制策略,实现对恒压阶段多次切换带来的不稳定的抑制。最后,借助PSIM仿真平台搭建充电电源仿真模型,对设计参数以及所提控制方案进行初步仿真验证。在完成理论分析和仿真验证的基础上,对电源样机进行软硬件设计,完成了样机制作并搭建了实验平台。仿真和试验结果表明,所设计充电电源能够稳定工作于理想工作区域内,在恒压或恒流工作阶段既能实现原边MOS管的零电压开通（Zero Voltage Switch,ZVS）,也能实现副边整流管的零电流关断（Zero Current Switch,ZCS）。同时,所提方案对变换器整体效率具有明显的提升效果,验证了所提拓扑结构以及最优负荷分区控制策略的正确性。