随着无人机技术的发展,长航时成为设计无人机的一项重要指标,另外为了强化无人机挂载能力,在供电单元研发方面,还需满足轻量化要求。LLC谐振变换器由于其高效率和高功率密度特性,在无人机电源设计方面得到广泛应用。但在LLC谐振变换器参数设计过程中,基于基波近似法的增益分析在开关频率远离谐振频率时将会产生较大误差,同时由于LLC谐振变换器为多谐振元件变换器,在时域下求解较为复杂。针对以上无人机电源设计需求和LLC谐振变换器参数设计问题,本文对LLC谐振变换器的增益分析、参数设计和磁集成技术进行研究。首先,对全桥LLC谐振变换器在不同开关频率下的工作状态进行划分,完成各个谐振模态的时域方程求解。根据变换器运行规律提出简化时域分析理论,完成变换器谐振模态的化简,通过模态间边界条件将不同谐振模态联系起来,完成全工作频率范围内LLC谐振变换器的增益特性求解。结合简化时域模态方程,完成LLC谐振变换器中谐振电流有效值、开关管电流有效值和谐振电容峰值电压表达式的推导。其次,基于简化时域分析得到的LLC谐振变换器增益模型,完成变换器主电路的参数设计。为了明确简化时域分析在参数设计方面的优势,同时完成基于基波近似法分析的LLC谐振变换器参数设计。设计结果表明在满足变换器增益要求的情况下,相比基波近似法,基于简化时域的分析方法可以设计出更大的励磁电感。然后,按照变换器设计参数,结合简化时域分析得到的电气参数理论表达式,完成功率器件选型和磁集成变压器设计。根据控制系统要求,完成各部分控制电路的原理分析和硬件设计。综合变换器运行工况和硬件电路,完成对应理论损耗分析。最后,搭建PSIM仿真电路和一台输入65～100V、输出48V的2000W实验室样机,仿真和实验结果均表明基于简化时域的增益分析方法相对传统的基波近似法准确度方面得到较大提升。对比分析相同功率条件下基于简化时域和基波近似法设计的两组LLC谐振变换器仿真和样机测试数据,结果表明基于简化时域分析设计得到的LLC谐振变换器参数具有更小的谐振电流有效值,变换器效率得到优化,峰值效率达到96.67%。