随着开关电源技术的不断发展,在中小功率应用场合,人们对开关电源的效率以及功率密度等要求越来越高。开关器件性能的优化和拓扑结构的改进是推动开关电源往高频高效高功率密度发展的重要途径。相比于传统硅（Si）器件,氮化镓（GaN）器件更低的性能系数带来的更小的门极充电电荷和更小的导通电阻。将GaN器件应用在LLC谐振变换器中,能够在提升工作频率的同时,有效提高开关电源效率和功率密度。本文首先对GaN功率器件的内部结构、特性参数以及相关损耗进行了分析,结合分析结果,为了更好的体现GaN器件在高频应用场景中的性能优势,选择单片集成栅极驱动GaN功率器件作为开关器件。结合半桥LLC谐振变换器的软开关特性,设计了谐振频率1MHz的GaN半桥LLC谐振变换器,在保证效率的同时,有效减小了LLC谐振回路中谐振元件的体积,提高了开关电源的功率密度。为了解决LLC谐振变换器在宽范围电压输入时的效率问题,设计了有源功率因数校正电路作为前级AC-DC转换电路,为LLC谐振变换器部分提供较为稳定的直流输入,同时提高样机的功率因数,降低线路损耗,减小谐波污染,提高电网供电质量。最后,根据设计指标搭建了一台带有功率因数校正电路,100-250VAC输入,100W输出,谐振频率为1MHz的GaN半桥LLC谐振变换器实验样机,相比于300k Hz-GaN-100W样机,谐振电感体积减小了50%,谐振电容体积减小了约95%。满载（50V/2A）输出条件下,样机功率因数在全电压输入范围（100-250VAC）内均可达到0.98以上,LLC部分开关频率为0.9MHz,整机效率为91%,功率密度为21.85W/in~3。