信息技术产业的发展对数据中心服务器电源的效率和体积提出新的要求,开关变换器的高频化是提高变换器功率密度的重要手段。然而,变换器的高频化也带来诸如效率、电路性能等方面的挑战。本文针对服务器电源低压大电流以及高频工作的特点,对LLC谐振变换器在拓扑结构、磁设计、闭环控制及同步整流等方面进行分析和优化,设计一台高频高效高功率密度的DC/DC变换器,为高频变换器的设计提供新思路。首先,本文运用描述函数法对LLC变换器的电流电压增益进行分析,克服基波分析法误差大的缺点,考虑谐振网络呈感性等因素,分析高于谐振频率和低于谐振频率时的电流电压增益,用MATLAB软件绘制变换器电流电压增益曲线,为变换器的参数设计提供重要参考。同时,本文还对变换器的工作机理进行分析,着重分析低于谐振频率时的变换器工作模态,得出把工作频率范围设计在低于谐振频率时变换器效率最高的结论,并且提出在参数设计时应该权衡效率和输入电压范围这两个因素。变压器是LLC谐振变换器的核心元件,本文利用磁集成技术,采用在变压器原副边插入磁性挡板的结构,将LLC变换器的谐振电感集成入变压器,并对变压器进行磁路建模分析,精确控制变压器漏感值,有效减小变换器磁性元件的数量和体积。另一方面,为了减小变压器副边因大电流造成的损耗,本文采用矩阵变压器结构,并通过磁通抵消的方式减少磁芯数量。为了进一步降低变压器的损耗,本文还对平面变压器绕组结构进行优化,用有限元仿真软件进行分析设计,得到一种交流阻抗更小的SPPS结构。本文采用扩展描述函数法对LLC谐振变换器进行小信号建模分析,在LLC变换器传递函数的基础上设计2P2Z补偿器,提高变换器的动态性能。此外,本文还对高频下LLC变换器同步整流问题进行研究,为解决变换器因为同步整流管封装电感造成的占空比缺失问题,采用基于脉冲计数器的自适应同步整流方案,在占用较少的CPU资源下实现高效率低成本的同步整流控制。最后,本文搭建了一台谐振频率1MHz,额定功率300W的LLC变换器样机。经实验测试,样机在全负载范围内都能实现软开关,满载效率可达95%。