车载充电机作为连接车载储能电池与外部充电电源的关键设备,成为了电力电子行业的研究重点之一。LLC谐振变换器拓扑被广泛应用于车载充电电源的DC-DC模块中。其不仅能实现原边侧开关管的零电压导通（Zero Voltage Switch,ZVS）,同时可以副边整流二极管的零电流关断（Zero Current Switch,ZCS）,开关损耗较低。但LLC谐振变换器存在着轻载阶段效率低的缺点,这一问题在电动汽车车载充电机这种非恒定功率的应用环境下显得更加突出。针对轻载效率较低的问题,本文提出利用平面变压器参数一致性高的优点,采用控制平面变压器切换来实现实际电感比值k精确变化的半桥LLC谐振变换器,提升变换器的整体效率水平。首先,介绍了所提采用基于复合并联平面变压器切换（Switching Parallel Planar Transformer,SPPT）的半桥LLC充电电源的电路拓扑。详细分析了充电电源在不同工作频率区间下的工作模态。使用基波分析法（First Harmonic Analysis,FHA）对充电电源进行等效建模。并采用控制变量的思想,对比分析充电电源电压增益特性的影响参数,得出充电电源的最优工作区域范围。详尽地阐述了变换器的系统控制思想和具体闭环控制流程,以及控制平面变压器切换的输出功率点选择。给出变换器完整的谐振参数计算流程,并按照该流程完成一台额定功率1k W的充电电源实验样机的参数计算。其次,对平面变压器的结构、种类和优点进行了介绍,分析给出包含实际寄生参数的平面变压器电路模型。分析平面变压器工作状态下的磁芯损耗和绕组损耗,并给出平面变压器完整的参数设计过程。使用ANSYS公司Maxwell有限元分析软件完成对平面变压器的3D建模,对比分析多层PCB绕组的不同排列方式,确定了最优的排列方式。最后,使用PSIM仿真软件,对SPPT半桥LLC充电电源进行仿真分析。详细介绍了充电电源样机的硬件设计制作和DSP数字控制系统设计。组装制作充电电源样机进行实验测试。实验结果表明采用平面变压器切换控制的充电电源在先恒流再恒压的整个充电过程中,都工作在最优工作频率区间内,实现ZVS导通和ZCS关断的软开关特性,实测轻载阶段工作效率明显提升,进一步验证了所提平面变压器切换控制的可行性。