LED（Light Emitting Diode）灯作为第四代光源,具有节能高效等特点,是未来照明发展的趋势。LED灯珠一般由多级模块将380V母线电压降压至2～4V进行驱动。为了简化电路模块,提高电路稳定性,可采用单级变换器将母线电压直接降至2～4V。LLC谐振变换器由于其自然软开关的特性,能够在较窄的频率变化范围内保持较高效率。矩阵式变压器应用在LLC电路中,可用于实现大变压比,同时具备优异的均流特性。GaN器件由于其优越的开关性能,可以在高频条件下提高LLC电路的效率和功率密度。在该背景下,本文基于GaN器件对大变比LLC谐振变换器进行了研究,主要研究工作如下:首先,介绍了宽禁带材料和GaN晶体管的分类及特性。根据考虑杂散电感后的驱动等效电路,分析了在高频下杂散电感对驱动信号的影响,针对GaN晶体管栅源极耐压较低的问题,采用最小回路布线降低了驱动电压过冲,并通过双层板布线的方法减小了主功率回路上的漏源极寄生电感,降低了开关管的损耗,且避免了主功率回路对驱动回路的干扰。其次,对LLC谐振变换器的工作模态进行了时域分析。通过分析不同的谐振网络参数对变换器特性的影响,并利用数学仿真软件Matlab计算得到最优的一组谐振网络参数。随后建立了漏感模型,从理论上分析了变压器正负半周期漏感不一致对原边侧开关管开关特性的影响。接着,对通过将各变压器单元进行合理的串并联来实现大变压比、输出大电流的矩阵式变压器进行了介绍,通过磁路分析设计了磁集成的方案,优化了磁芯结构。针对副边侧大电流的问题,基于一维Dowell模型计算了两种不同交叠结构的绕组损耗,并通过Ansys仿真软件进行Maxwell电磁场仿真,分析了理想条件下和考虑绕组端头接线方式的绕组损耗,选择了最优的绕组结构。之后针对同步整流管的提前关断问题对同步整流驱动方案进行分析,结合整流管与副边绕组的位置关系,优化了同步整流管的检测信号回路。最后,基于上述理论分析设计了一台采用GaN器件的半桥LLC谐振变换器样机,样机输入电压范围370V～390V,谐振频率500k Hz,输出电流100A,输出电压3V,变压比为64:1。实验测试结果显示,样机在全负载范围内保证了软开关,开关管驱动信号稳定,同步整流管能完整导通,最后进行效率测试和损耗分析,在额定频率点时,测得峰值效率为92.37%。