随着各国对环境问题与能源问题的重视,电动汽车(Electric Vehicle)以其节能、环保等特点备受关注。电动汽车的核心部件为动力电池和低压蓄电池,车载DC-DC变换器作为电能变换与处理的关键模块单元,由于工作环境受电池技术瓶颈、以及恶劣的车载工况等影响,要求其具备高效率、高功率密度和高可靠性等特点,因此开展车载DC-DC变换器相关关键技术的研究具有重要的理论价值和工程实用意义。本文以提高车载DC-DC变换器的功率密度、效率和可靠性为目标,开展高效软开关DC-DC电路相关技术的研究。本文首先综述了车载DC-DC变换器的研究现状,设计选择了后级隔离同步整流全桥电路,针对大电流输出工作场合全桥电路副边同步整流管的振荡问题,以及振荡所带来的应力问题和效率问题,提出了一种新型高效同步整流有源钳位软开关电路;分析振荡产生机理,在同步整流管关断时,利用钳位电容与原边谐振电感谐振,吸收谐振电感剩余能量,从而有效降低同步整流管电压应力,随后通过辅助开关管为电容提供放电回路,将大部分能量回馈,实现低损耗高效率,给出了关键参数设计,进行了计算机仿真分析、样机设计和实物实验验证,验证了提出软开关方案的有效性和可行性。通过分析比较,本文确定选取了 Buck+同步整流全桥两级方案进行车载DC-DC变换器设计。论文进行了小信号模型相关分析,建立了考虑寄生参数影响的非理想两级电路交流小信号模型,并基于数学模型下的幅频特性和相频特性给出了控制环路设计,来提高电路的工作性能;低压大电流电路的高损耗特点直接制约了整机效率,为实现车载DC-DC电源高效率,本文基于Buck+同步整流全桥电路建立了损耗模型,通过对变换器各元器件损耗分析,确定各损耗分布占比,针对损耗模型计算得到的损耗组成,对主要构成损耗部分的同步整流部分、变压器、Buck功率开关管等进行效率改进分析,通过采取软开关、平面变压器设计、器件筛选等技术进行改进,对比分析前后损耗部分,并通过实验验证。为进一步降低车载DC-DC变换器的纹波和提高容量,本文开展了多相交错并联Buck电路的设计分析,通过对输入输出特性的数学模型分析,以及相关函数的波形图,进行了计算机仿真分析和相关实验验证,表明多相交错电路具有低输入输出电流纹波、低输出电压纹波、以及高效率等特性。本文研制了一台满载输出功率为2000W,输入电压范围为250VDC-450VDC,输出额定电压为14.2VDC的车载DC-DC电源。在额定输入电压336VDC,取得了最高95.21%的高效率,满足了电源调整率小于0.5%,负载调整率小于1.5%,稳压精度小于1%,稳流精度小于2%,输出电压纹波和噪声小于5%,输出电压过冲小于10%,额定输入电压满载效率大于94%等设计要求。实验结果证明该高效同步整流软开关车载DC-DC变换器方案能够满足车载DC-DC电源的应用需求,交错并联Buck电路能够减小电流纹波提高整机效率。