为了应对全球能源危机和环境污染问题,电能作为清洁能源广受各界的关注。锂电池凭借高能量重量比、高能量体积比和循环次数多等特点,被广泛用于电能的存储。电池的使用必然离不开高效可靠的充电器,半桥LLC谐振变换器凭借软开关特性,大大提高了变换器的效率,被广泛用于充电器的后级DC-DC模块。然而,在实际的应用中仍存在效率低、充电不稳定和可靠性差等诸多问题。为应对上述挑战,本文通过理论分析和时域模型相结合的方法,对变换器功率参数与控制回路参数进行了优化设计,提高了充电器的效率和稳定性。具体工作如下:针对锂电池负载约束条件下谐振参数优化设计的问题,本文利用基波近似法建立了基波等效模型。基于所建立的模型,使用Mathcad工程计算工具获取变换器的直流增益曲线,分析变换器工作特性,并通过相平面分析法分析变换器谐振过程。经过上述分析,归纳总结了锂电池负载约束下软开关条件与谐振参数设计的方法,并结合Saber仿真软件搭建时域模型,证明了谐振参数设计方法的有效性。针对锂电池充电器后级控制回路优化设计的问题,本文详细分析不同控制方案的适用性,确定双环竞争方案为本文后级控制方案。通过扩展描述函数法建立半桥LLC谐振变换器的小信号模型,并通过利用MATLAB计算并绘制了变换器控制到输出的传递函数和Bode图,基于Bode图分析变换器动态特性及稳定性要求。以系统动态性能为优化目标,分析了光耦、控制芯片及PI补偿器对系统稳定性的影响,并建立了控制回路小信号模型。根据小信号模型及系统稳定性判断准则,利用零极点配置法设计控制回路参数。结合Saber仿真软件搭建时域模型,验证了小信号模型及控制回路参数设计方法的有效性与优越性。本文基于中小功率锂电池充电器应用场景,对半桥LLC谐振变换器的谐振参数和控制回路参数进行了优化,搭建了500W锂电池充电器样机,并在测试平台上对样机进行实验。结果表明,提出的参数设计方法有效地提高了充电器的工作效率和稳定性。