半桥LLC谐振变换器因其效率高、结构简单、功率密度高等优点,广泛应用于对电源体积和效率敏感的系统中。然而,高频下的寄生效应使其面临软开关失效、增益误差偏大、谐振电流畸形和高压震荡等问题。这些问题使得半桥LLC谐振变换器难以实现高频下的稳定性和高效性,从而限制了该类变换器工作频率和功率密度的进一步提升。针对上述问题,本文开展并完成了以下工作:(1)建立了一种考虑副边侧寄生电容的S域等效模型。基于此模型,可以分析副边侧寄生电容如何造成谐振电流畸形和软开关失效。结果表明副边侧寄生电容与原边侧谐振电感发生谐振而导致谐振电流畸形,且该电容越大电流畸形越严重;副边侧寄生电容因共享原边侧充电电流而导致软开关失效,软开关失效增加了系统的开关损耗。(2)建立了一种考虑副边侧寄生电感的基波分析(FHA)模型。基于此模型,可以分析副边侧寄生电感如何造成整流管电压震荡和系统增益误差大。结果表明副边侧寄生电感与整流管结电容发生谐振而导致整流管电压震荡,且该电感越大震荡幅度越大;副边侧寄生电感使得电压增益在谐振频率附近偏离传统曲线而导致系统增益误差大,该增益误差增加了系统的整流管损耗。(3)建立了一种考虑GaN HEMT栅驱动寄生的双脉冲测试模型。基于此模型,可以分析GaN HEMT栅驱动寄生如何造成高压震荡和栅驱动毛刺。结果表明GaN HEMT的漏源电容与功率回路电感发生谐振而产生高压震荡,且该电容越大震荡幅度越大;功率回路中的dV/dt耦合至GaN HEMT的栅漏电容所产生的瞬时电流对栅源电容进行充电而产生栅驱动毛刺,该毛刺增加了开关管的驱动损耗。根据分析结果,本文通过优化电路板布局和栅驱动高频回路、合理选择器件类型,改进了传统设计方案,并最终在一台1MHz、12V/25A半桥LLC谐振变换器样机上验证了方案的有效性。实测结果表明,整流管电压震荡从13.8V降至1.87V;栅驱动导通毛刺和关断毛刺分别从800mV、2V降至100mV、200mV;高压震荡从31V降至6V;输出纹波从500mV降至250mV。谐振电流畸形、软开关失效、系统增益误差大等现象均已消除。此外,系统的峰值效率从94.5%提升至96.8%。实验结果满足设计指标要求。