电推进是一种先进的新型空间推进技术,广泛用于通信卫星和深空探测上,具有高比冲、高控制精度和高效率等优势。在霍尔电推进系统中,功率处理单元(Power Processing Unit,PPU)是核心组件,由功率母线(VBUS)给其供电,因此PPU要能实现宽电压输入以适应VBUS的宽范围变化。而阳极电源又是PPU的核心,其性能直接决定了PPU性能,所以研究宽范围输入电压的阳极电源具有重要意义。通过总结阳极电源的研究现状,发现大多数都是选择全桥拓扑作为阳极电源的拓扑,但功率密度和效率这两个指标的上升空间仍然很大,所以本文从使用软开关技术和提高阳极电源的工作频率这两个方面来改善效率和功率密度。采用基于单体氮化镓(Ga N)器件的全桥LLC拓扑作为阳极电源的主功率拓扑,以实现阳极电源的宽输入、高效率及高功率密度。对主功率拓扑的原理进行分析,根据各模式的工作时序图,分阶段分析LLC的运行状态。使用基波法处理LLC拓扑,推导电压增益关系。由各模式下的输入阻抗性质,得出Ga N管在各模式下的软开关特性。分析了考虑寄生电容后的拓扑和其轻载时增益失效原因,给出ZVS条件和增益失效区域,为ZVS特性和轻载特性验证提供依据。对主功率拓扑的参数进行优化,通过分析品质因数Q和电感比k对电压增益和Ga N管损耗的影响,给出了Q和k选取的依据。提出了Q和k优化的方法,得出本文中最优的Q值和k值,基于此设计了主功率电路参数,并对优化后的主功率拓扑进行ZVS特性以及轻载特性的验证。运用扩展描述函数法和仿真法获得阳极电源的小信号特性。通过前者得到小信号模型的理论部分,通过后者得到由控制到输出的频率响应。在最小输入电压、110%负载时的频率响应曲线基础上,设计了补偿网路。对阳极电源进行系统设计,并进行仿真与实验验证。在SIMPLIS中对所设计的阳极电源仿真,验证其稳态性能和最大最小电压互切、满载与10%负载互切时的动态性能。搭建阳极电源硬件电路,验证初级侧Ga N管Q1-Q4和次级侧整流管Ds1-Ds4在不同模式下工作的软开关特性。