反激式开关电源具有节能高效、稳定可靠等优点,已成为主流电源产品。作为反激式开关电源中的核心元件,高频变压器对电源的工作性能起着决定性作用。本文主要围绕高频变压器的设计、优化及其应用进行了研究,包括高频变压器的设计方法、绕组结构优化、寄生参数对开关电源的影响,以及开关电源带载能力评估和磁芯选择。为了提高高频变压器的设计效率和精度,在高频变压器传统设计方法的基础上,提出了一种基于有限元计算的设计方法,给出了具体的设计步骤和流程,应用该方法对一台高频变压器进行了设计,其设计结果与样机测试结果吻合较好,该方法克服了传统设计方法中经验公式带来的误差。针对设计的高频变压器,以降低绕组损耗为目的,分析了气隙边缘场效应、趋肤效应和邻近效应对绕组损耗的影响,提出了基于气隙回避和绕组交叉换位的结构优化措施,场路耦合仿真结果说明了绕组结构优化措施的可行性。以两种绕组优化结构为基础,分析了高频变压器的漏感和分布电容对反激式开关电源的影响机理,采用场路耦合仿真法对两种交叉换位结构在降低寄生参数引起的开关管电压和电流应力进行了对比,结果表明:交叉换位结构Ⅰ更适用于电磁兼容性要求较高的场合。为了进一步提高反激式开关电源的工作可靠性,以高频变压器在运行温度的全范围内不出现磁芯饱和为前提,提出了一种反激式开关电源带载能力评估方法,给出了详细的评估过程和评估标准,实现了反激式开关电源在实际带载情况下的准确评估。基于高频变压器的磁饱和特性,提出了一种基于电源I-P特性的磁芯选择方法,得到了不同磁芯对应的I-P特性拟合公式,实现了开关电源在不同功率应用区间的磁芯合理选择。场路耦合仿真结果与实验测试结果均吻合,验证了评估方法和磁芯选择方法的正确性。