近年来,由于石油资源的耗竭和各国对新能源产业的重视,电动汽车行业的产销量有了巨大的飞跃。车载充电机作为电动汽车中的核心零部件,满足了电动汽车动力电池的车载充电需求。本文聚焦宽范围车载充电机的电路与控制设计,研制了一台3.3kW宽范围高效高功率密度的样机。首先,本文对车载充电机(OBC)中常见的技术方案进行了调研,分析了前级AC/DC部分和后级DC/DC部分的几种典型拓扑的优缺点。根据本文车载充电机的参数需求,选择无桥Boost PFC作为前级电路、全桥LLC谐振变换器作为后级电路的两级式电路拓扑作为硬件电路拓扑。根据电路拓扑和工作范围对各级电路硬件参数进行设计,并通过仿真验证了设计结果。然后对样机的磁元件等关键元件进行了设计与选型,并进行详细的损耗计算,给出了理论下各级电路的损耗分布和效率,为样机设计提供参考。其次,对PFC和LLC的控制方案进行设计。通过对PFC电路进行小信号建模和分析,对整流级电路进行补偿控制,根据实际数字控制电路的特点,提出了PFC变采样点的采样优化方法。通过对电动汽车动力电池充电策略的分析,LLC级电路采用恒压恒流双环切换的输出模式,并采用变频控制(PFM)+打嗝模式(Burst Mode)的混合控制方式。整机两级电路采用英飞凌Aurix系列汽车级专用数字控制芯片,通过程序状态机进行逻辑控制和软件保护,同时设计了CAN通信和上位机等完整外围控制,符合车载充电机的工程需求。最后,根据上述设计结果研制了一台3.3kW的样机,给出样机的测试结果。样机满足输出电压范围、功率等需求指标,整机具有通信、软启动和完整的保护功能和控制逻辑。满载工况下,PFC整流电路能够达到0.999的PF值,5.8%的电流THD,整机效率最高达到95.5%。工作波形符合理论分析和仿真结果,说明了电路设计和控制方案的正确性和有效性。