新能源汽车由于其绿色环保无排放的特点开始受到消费者的青睐,我国的电动汽车人均保有量也正在逐年上升。然而目前市场上公共类充电桩数量不足、各种车型的动力电池标称电压等级不一的情况严重影响到了新能源汽车充电的便捷性。因此具有宽电压输出范围的隔离DC-DC变换器对于充电设备的发展具有重要的意义。LLC谐振电路具有软开关、高功率密度等特点,在电动汽车充电中得到广泛的应用。本文针对宽输出电压的需求提出具有四种工作模式的宽电压输出范围LLC谐振变换器,并对变换器在各模式下的工作原理进行详细分析。通过基波分析法以及时域分析法确定各模式下的变换器增益范围,以保证宽输出特性在理论上的有效性。针对宽电压输出范围LLC谐振变换器的谐振参数进行了优化设计。由于谐振参数中的品质因数Q和电感比h不仅决定了拓扑的增益特性,同时也影响到电路的损耗大小。在利用平台近似法对谐振电流进行近似处理后,计算出谐振电流在调频控制与移相控制中的有效值解析表达式,得到Q和h与电路损耗之间的关系。通过输入阻抗模型,计算得到拓扑的峰值增益解析表达式,明确谐振参数对峰值增益的影响。在满足损耗最小、实现零电压开通、符合增益需求这三个条件下,优化选取了合适的Q和h参数。根据新拓扑中四种工作模式下的增益范围选择合适的模式切换点,制定多模式切换的控制策略以达到宽输出电压的目的。并且引入回差切换避免输入电压的轻微扰动对输出造成影响。探索出工作模式2与工作模式3中的电气量在稳态时的状态轨迹,参考状态轨迹控制方法在模式切换中插入优化周期,提高了电路在切换后重新进入稳态的速度。基于上述的理论分析,设计并搭建了一台实验样机,并完成相应的实验验证。实验结果表明,所提出的拓扑在保证软开关特性的前提下,可实现宽输出电压范围的设计要求。闭环的切载实验表现了电路输出的稳定性,而工作模式切换实验证明了所提出的优化方法的有效性。