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随着各行业全电化的快速推进,市场对电源模块的效率、功率密度以及集成度的要求越来越高。针对电源模块的效率与功率密度这两个关键指标,可采用高效率电路拓扑结构减小能量在转换过程中的损耗,借助宽禁带半导体器件提高工作频率来减小无源器件与变压器的体积,可达到在维持高效率的同时提高功率密度的效果。然而,工作频率的提高意味着传统变压器的高频效应影响的增加,由此产生的漏感、寄生电容、交流电阻等将影响变换器的效率与工作性能。在低压大电流的应用场合,输出端流经较大的电流意味着低压侧损耗的增加,导致电源模块整体效率的下降。本文研究了一种基于平面矩阵变压器的分体谐振式LLC变换器,以期提高变换器整体性能,在高频下实现较高的效率和功率密度。本文针对低压大电流的应用场合,分析了借助矩阵变压器的多输出型半桥分体谐振式LLC拓扑结构。研究其欠谐振、谐振和过谐振三种工作状态,总结出各个状态的等效工作电路和主要工作波形。同时借助描述函数法求出不同模式下的直流增益,进而对其稳态特性进行分析。最后在MATLAB/Simulink软件上搭建半桥分体谐振式LLC变换器模型,分别仿真了三种谐振的工况,并展示出了各个频率范围内的主要工作波形。针对矩阵式平面变压器,本文分析了磁芯的材料与结构,通过磁集成技术对变压器的磁芯结构进行优化。建立平面矩阵变压器的绕组损耗、磁芯损耗和端接损耗的模型,并推导出其计算公式,确定绕组最优结构。针对平面矩阵变压器漏感和寄生电容,推导其理论计算公式。通过电磁仿真软件ANSYS/Maxwell对平面矩阵变压器整个结构进行磁仿真,提取出仿真结果中变压器的自感、互感、电阻等参数,推导寄生参数矩阵,求得变压器的仿真寄生参数。本文深入分析了SiC器件的特性,并将其与传统的Si器件的特性进行对比。设计一种适用于SiC器件的高频驱动电路,确定电路的相关参数与结构。采用变模态控制方式,分别介绍了PFM与PWM控制模态。最后搭建实验平台对所设计的驱动电路以及SiC器件进行实验测试。最后,基于前文的分析,制作一款8通道输出,变比为16:1:1,功率密度为296W/in~3的平面矩阵变压器,并将其在380V/12V、300W半桥分体谐振式LLC谐振变换器上进行实验验证。实验结果表明在谐振工作频率下变换器工作正常,关键波形与仿真分析相符,满足设计要求。经实验测试,样机的峰值效率为92.3%,功率密度为20W/in~3。