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前言
致能曾推出一款采用的基于雙向器件應用于單級拓撲DAB方案，實測其在轉換效率與系統可靠性之間取得平衡，為單級DAB架構在光伏與雙向逆變場景中的應用提供了較高的參考價值。
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致能雙向氮化鎵器件在另一種電源架構中同樣展現出了巨大的應用潛力。
據了解，雙向開關前置升壓APFC是無橋APFC拓撲的其中一個重要應用，其核心特點是采用了雙向開關。作為一種用于實現高功率因數、高效能量轉換的電源電路設計，它常被應用于對功率因數和能效要求極高的場合。
在早期，這種電路拓撲通常只能采用兩個傳統MOSFET器件通過對管共源的方式來實現雙向開關功能，以便兩個開關管能分享同一個驅動器。但此類設計占用了較大空間，也增加了系統的復雜度和損耗。
得益于GaN特有的橫向器件結構，通過合并漂移區和漏極以及雙柵控制技術，可以直接實現單片集成的氮化鎵雙向器件。這一突破有效降低了芯片的面積和制造成本，直接解決了傳統方案中占板空間大與損耗較高的痛點。
近期，充電頭網拿到由致能推出的1000W雙向開關前置升壓APFC方案，下面我們為您帶來實際的方案解析。
致能1000W雙向開關前置升壓APFC方案外觀
該方案采用了長條形的 PCB 布局，正面元器件排列緊湊有序。
正面器件依次為輸入保護與EMI濾波電路、整流與繼電器控制部分、PFC升壓電感、高壓濾波電容以及獨立的PFC器件小板及輔助電源小板。
PCBA背面可以看到底部的走線清晰，焊點飽滿，還有兩顆SiC PFC二極管器件布置在主板背面。
該方案的PCBA模塊的長度約為153.48mm。
寬度約為82.73mm。
PCBA 模塊的厚度約為33.06mm。
重量方面，致能這款方案的實測重量約為313.8g。
另外據了解，該方案在支持90Vac~264 Vac（47 Hz~63 Hz）的寬范圍交流輸入，并能穩定輸出400 Vdc（±5 Vdc）的直流電壓 。
整個方案的輸出功率高達1000W，且峰值效率能夠超過98.3%，充分滿足了高效電源場景的需求。
簡單看過外觀與參數簡介后，為您繼續帶來實際的方案解析。
致能1000W雙向開關前置升壓APFC方案解析
輸入端一顆保險絲，外套熱縮管絕緣。
緊挨著保險絲的是一顆藍色的壓敏電阻，絲印MTD-14K471。
該方案中配備了多顆安規X2電容，用于濾除差模干擾。
另一顆X2電容如圖所示。
PCBA背面設有一顆來自PI的CAP200DG X電容放電芯片。
EMI濾波電路中包含兩級共模電感，內部采用綠色磁環，外圍由純銅漆包線繞制，用于濾除電網上的共模干擾。
另一顆共模電感如圖。
四顆藍色的SHM高壓Y電容來自SHM南方宏明，絲印B102K。
輸入端設有一顆絲印為MF72的NTC熱敏電阻。
與NTC配合的是一顆HF宏發的HF32FV-G功率繼電器。
輸入端整流橋絲印為GBU2510。
兩顆紅色的MPP薄膜電容來自JURCC捷威，用于PFC電路前端的高頻濾波。
一顆采用熱縮管包裹的小型濾波電感。
一顆PFC升壓電感。
一顆大容量濾波電容。
一顆輔助電源IC來自Chipown芯朋微，型號為PN6775H。
輔助電源變壓器特寫。
內置的PFC控制器來自茂睿芯，型號為MK2554，采用標準的SOP8封裝，外圍精簡。該芯片是一款高性能的連續導通模式PFC控制器。該芯片采用多模式控制策略，可在不同工況下實現超低THD。
MK2554支持11V-28V寬工作電壓，啟動電流小于55μA，其中MK2554A版本內置頻率抖動功能，可進一步優化系統EMI性能。
芯片內部集成了完善的系統級保護機制，包含反饋與檢測引腳的開/短路保護、輸入欠壓及輸出過欠壓保護等，其柵極驅動鉗位電壓低于15.5V，全面保障電源系統的可靠性，適用于大功率快充、服務器及工業電源等應用。
該方案配備了兩顆來自英飛凌的1EDB6275FXUMA1的柵極驅動IC，用于驅動致能ZN70B1R075L雙向氮化鎵。
這款APFC方案采用的核心PFC開關管來自致能半導體，型號為ZN70B1R075L是一款700V耐壓、75mΩ導阻的雙向氮化鎵功率器件，采用DFN12L封裝。
改器件為常關斷型，支持源極-源極雙向耐壓結構，瞬態耐壓可達800V；典型總柵極電荷17nC，柵極驅動電壓范圍±20V，兼容常見氮化鎵柵極驅動方案。
該器件符合JEDEC標準，具備低柵電荷、寬柵極安全裕量、支持硬開關與軟開關拓撲，并滿足RoHS、無鹵封裝要求，有利于高功率密度與系統可靠性設計。
在系統層面，ZN70B1R075L的核心價值在于減少器件數量與損耗路徑。相比傳統MOS+反并聯二極管方案，雙向氮化鎵可顯著降低反向恢復損耗與導通損耗，提升整體效率。
同時，ZN70B1R75L采用藍寶石襯底，實驗結果顯示藍寶石襯底氮化鎵器件無背柵效應。因此系統無需額外設計襯底箝位電路。
該器件面向雙向DC-DC變換器與矩陣式變換器應用，尤其DAB、儲能系統、OBC以及各類追求高功率密度的雙向逆變電源架構應用。
充電頭網總結
通過對致能1000W雙向開關前置升壓APFC方案的解析，我們可以看到該方案選用致能的雙向氮化鎵器件ZN70B1R075L。
選用該器件，打破了早期需要兩顆MOSFET對管組合的局限，優化了PCB占用空間與系統成本，可著降低反向恢復損耗與導通損耗，大幅提升整體效率，實現了超過98.3%的峰值效率。
整體來看，致能這款1000W雙向開關前置升壓APFC方案展現出了極高的實用價值與廣闊的市場前景。
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