具体实施方式

一种高增益软开关Boost变换器，该变换器包括：主电路、辅助电路；

所述主电路包括Boost变换器、至少一个外衣单元；

所述Boost变换器包含主电感L1、功率开关管S1、二极管D1、电容C1；

主电感L1一端连接输入电源正极，主电感L1另一端分别连接功率开关管S1漏极、二极管D1阳极，功率开关管S1源极连接输入电源负极，二极管D1阴极连接电容C1一端，电容C1另一端连接输入电源负极；

所述外衣单元包含电容Cn1、电容Cn2、电感Ln1、二极管Dn1，n为自然数，且n≥1，外衣单元包含五端口：端口①、端口②、端口③、端口④、端口⑤；

电容Cn1一端连接端口①，电容Cn1另一端分别连接电感Ln1一端、二极管Dn1阳极，电感Ln1另一端为端口②，二极管Dn1阴极连接电容Cn2一端，电容Cn2另一端连接端口③；二极管Dn1阳极为端口④，二极管Dn1阴极为端口⑤；

端口①连接到Boost变换器中二极管D1阳极，端口②连接到Boost变换器中二极管D1的阴极，端口③连接到输入电源负极；

所述辅助电路包括零电流电感Lr、辅助电感Ls、零电压电容Cs、二极管D2、D3、D4；

零电流电感Lr一端分别连接n＝1时的外衣单元中的电容C11的一端、Boost变换器中二极管D1阳极、主电感L1另一端；

零电流电感Lr另一端连接Boost变换器中功率开关管S1漏极；

二极管D2阴极分别连接输入电源阳极、电感L1一端；

二极管D2阳极分别连接零电压电容Cs一端、二极管D3阴极；

二极管D3阳极连接辅助电感Ls一端；

辅助电感Ls另一端分别连接输入电源负极，功率开关管S1源极；

零电压电容Cs另一端分别连接功率开关管S1源极、电感Lr另一端、二极管D4阳极。

二极管D4阴极分别连接二极管D1阴极、电容C1一端。

n个外衣单元中，

第二外衣单元的端口①连接到第一外衣单元中的端口④，

第二外衣单元的端口②连接到第一外衣单元中的端口⑤，

第二外衣单元的端口③连接到输入电源负极；

第三外衣单元的端口①连接到第二外衣单元中的端口④，

第三外衣单元的端口②连接到第二外衣单元中的端口⑤，

第三外衣单元的端口③连接到输入电源负极；

......以此类推；

第n外衣单元的端口①连接到第n-1外衣单元中的端口④，

第n外衣单元的端口②连接到第n-1外衣单元中的端口⑤，

第n外衣单元的端口③连接到输入电源负极；

电容Cn2两端分别连接负载RL两端。

所述功率开关管S1栅极连接PWM控制器。

实施例：

如图2所示，以包含两个外衣单元为例：

一种高增益软开关Boost变换器，包含一个传统的Boost变换器、两个外衣单元和一个辅助电路。其中，传统的Boost变换器包含一个主电感L1、一个功率开关管S1、一个二极管D1和一个电容C1。第一个外衣单元包含一个电感L11、两个电容C11、C12和一个二极管D11。第二个外衣单元包含一个电感L21、两个电容C21、C22和一个二极管D21。。辅助电路部分包含一个零电流辅助电感Lr、一个辅助电感Ls、一个零电压辅助电容Cr、以及三个二极管D2、D3、D4。其电路连接关系为：

传统的Boost变换器部分的电感L1一端连接输入电源的正极，另一端分别连接电感Lr一端、二极管D1的阳极、电容C11左端；电感Lr另一端分别连接功率开关管S1的源极、电容Cs右端、二极管D4的阳极；电容Cs左端分别连接到二极管D3的阴极、二极管D2的阳极；二极管D3的阳极连接电感Ls上端；二极管D3的阴极连接输入电源的正极；二极管D1的阴极分别连接外衣电路中电感L11下端、电容C1上端；电容C1下端分别与开关S1的源极、电感Ls下端和输入电源负极。

外衣单元如图10所示，是一个由两个电容C11和C12、一个电感L11、一个二极管D11组成的五端口的单元。电容C11的左端连接到端口①，右端与电感L11的上端以及二极管D11的阳极连接。电感L11的下端连接到端口②。二极管D11的阴极与第二个电容C12的上端连接。电容C12的下端连接到端口③。二极管D11的阳极为端口④，阴极为端口⑤。第一个外衣单元的端口①连接到Boost变换器中二极管D1的阳极，端口②连接到二极管D1的阴极，端口③连接到输入电源的负极。第二个外衣单元的端口①连接到第一个外衣单元中二极管的阳极，端口②连接到第一个外衣单元中二极管的阴极，端口③连接到输入电源负极。第三个外衣单元的连接与第二个外衣单元的连接一致。

根据功率开关管S1以及二极管导通情况的不同，可以将电路的工作过程分为9个工作模态，具体情况如下：

模态一：

该模式开始时，由于零电流电感Lr、电感L1上的电流大小与方向不能够突变，在ZCS条件下主开关S1导通。在这种模式下，二极管D1、D3、D11、D21导通，电感L1、L11、L21放电，辅助电感Ls充电，电容C11、C21、Cr放电，电容C1、C12、C22充电。二极管D3导通，辅助电感Ls和零电压电容Cs之间开始谐振。因此，Cs电压呈正弦曲线下降，Ls电流呈正弦曲线上升。在该工作过程中主电感L1线性减小，零电流电感Lr线性增加，辅助电感Ls电流呈正弦增张，当二极管D1、D11、D21电流降低到零时，该模态结束。

模态二：

在该模态下，二极管D1、D11、D21截止，主电路中电感L1开始充电，电流线性增加。电容C1、C12、C22开始放电并，和电容C2、C11、C12充电。电感L11、Lr、L21电流线性增大。辅助电感Ls和零电压电容Cs之间继续谐振，当辅助电路中零电压电容Cs两端的电压达到负的输入电压-Vin时,二极管D2开始在ZVS条件下导通，Cr电压被钳位在这个水平，该模态结束。

模态三：

在该模态下，由于电感Ls在与零电压电容Cs谐振过程中，电感Ls上流过电流会有能量储存。当电容Cs上电压达到负的输入电压-Vin时，电感Ls会通过二极管D2续流将能量反馈到输入电源。主电路中元器件的工作状态和上一模态相同。当电感Ls电流降为零，二极管D2截止时，该模态结束。

模态四：

在该模态下，辅助电路停止动作。主电路中元器件的工作状态和上一模态相同，负载由C22继续供电。在功率开关管S1关断时，该模态结束。

模态五：

在模态五时，由于零电压Cs的存在，功率开关管S1在ZVS下被关断。在这种模式下，主电路中元器件的工作状态和上一模态相同，负载由C22继续供电。电感L1电流线性放电Cs，当Vcs达到零时,电感L1电流线性充电Cs。当Vcs达到Vc1-Vin时，二极管D4开始在ZVS条件下导通，Cr电压被钳位在这个水平，该模态结束。

模态六：

当二极管D4导通时，模态六开始，二极管D4开始在ZVS条件下导通，电感L1的电流通过Lr、D4、C1、D4和uin。L11的电感电流流过C11、Lr、D4。L21的电感电流分成两路，首先流过C21、C11、Lr、D4和C1，然后流过D21、输出级(C22//RL)和C12。C1、C12、C22充电，C11、C21充电，所有感应器电流均下降。当电容C21电流降低到零时，该模态结束。

模态七：

当电容C21电流降低到零时，模态七开始，在该模态下，电容C21电流反向增大，L11的电感电流分成两路，首先流过C11、Lr和D4。再流过C21、D21和输出级(C22//RL)。其余电感电流状态与上一模态相同，C1、C21和C22充电，C11、C12放电，所有感应器电流均下降。当电容C11电流降低到零时，该模态结束。

模态八：

当电容C11电流降低到零时，模态八开始，在该模态下，电容C11电流反向增大，L1的电感电流分成两路，首先流过Lr、D4和C1。再流过C11、C21和输出级(C22//RL)。L11的电感电流流过C21、D21、输出级(C22//RL)和C1。其余电感电流状态与上一模态相同，C1、C11、C21和C22充电，C12放电，所有感应器电流均下降。当当电感Lr电流降低到零时，该模态结束。

模态九：

当电感Lr电流降低到零时，模态九开始，在该模态下，电容C1、C12、C22开始充电，电容C11、C21开始放电。电感L1上的电流开始线性减小。当功率开关管S1导通的时候，该模态结束。

仿真参数：

开关频率f为50k，输入电源U_in为20V，输出电压U_o为200V，功率开关管S1的占空比为0.75，额定功率Po为200W。

图14为功率开关管S1的驱动控制信号、输入电源Uin、输出电压Uo的仿真波形图。可以看到，上述电路实现了设计所需要的高增益要求。

图15(1)、图15(2)为功率开关管S1的驱动、开关管上的电流Is、功率开关管S1上的电压Us仿真波形图。从仿真波形中可以看出，辅助电路实现了功率开关管零电流导通和零电压关断的功能。

本发明实现了功率开关管的零电压关断和零电流导通，消除了功率开关管S1上的开关损耗，从而可以提高功率开关管S1的开关频率。