在开关电源系统中,变压器的体积占整个电源系统的五分之一到三分之一,能量损耗占电源系统总损耗的三分之一,而平面变压器由于其散热性好、漏感小、电流密度大、功率密度高、参数可重复性好等优点已经取代传统绕线式变压器,因此,平面变压器的设计与优化对于高效率高功率密度电源系统尤为重要。而高频下,平面变压器的寄生效应愈加严重,且高频涡流效应使变压器的磁损和铜损不再对等,因此,传统的变压器设计方法已经不适用于高频平面变压器,研究高频下平面变压器寄生参数、效率与功率密度之间的折中设计具有重要意义。本文针对高频半桥LLC谐振变换器应用,基于有限元分析软件Maxwell,探讨了一种高效率高功率密度平面变压器的设计方法与具体实现,对平面变压器的漏感计算、寄生电容计算、绕线方式优化、磁芯优化等关键问题进行了分析。本文主要工作包括:(1)提出了一种平面变压器寄生电容的计算方法,该方法通过计算PCB绕组间流过的电流来得到较为精确的寄生电容值;改进了平面变压器漏感的计算方法,该方法通过计算变压器存储的能量来计算漏感值;(2)对比了不同绕组方式下平面变压器的绕组损耗、漏感和寄生电容,并通过加屏蔽层来优化绕组方式,最终平面变压器的寄生参数和损耗均得到最优设计;(3)优化平面变压器的磁芯设计,改进了平面变压器功率密度与效率之间的折中设计方法,该方法通过Matlab计算拟合损耗和磁芯面积的关系,以找到功率密度和效率之间的最优设计。本论文的设计在300V/12V、300W半桥LLC谐振变换器上进行了验证。测试结果表明,在1MHz工作频率下,此平面变压器的峰值效率为98.9%,功率密度为178 W/cm~3,等效原边漏感0.45μH,等效原边寄生电容为246pF,满足设计指标要求,适用于高功率密度高效电源系统。