解析致能双向GaN在单级拓扑DAB逆变方的系统价值

前言

在商业屋顶以及阳台光伏系统等诸多系统中，如何在有限体积内实现高效率与高可靠性转换，成为逆变电源方案设计的挑战。近期，充电头网拿到由致能推出的ZN-600W单级拓扑DAB方案。该方案可将22`60V直流输入逆变为187~242Vac交流输出。该方案的一大亮点是引入了致能自研蓝宝石衬底双向氮化镓器件，在转换效率与系统可靠性之间取得平衡，为单级DAB架构在光伏与双向逆变场景中的应用提供了较高的参考价值。

下面充电头网就对致能这款ZN-600W单级拓扑DAB方案进行深度解析，一起来看看实际设计与器件用料。

致能600W单级拓扑DAB方案外观

ZN-600W方案PCBA正面一览，左侧焊接五颗直流输入滤波电容，上方为逆变变压器和滤波电感，下方为控制小板和输出调制小板，最右侧为滤波电路。

PCBA背面一览，从左至右分别为Y电容、整流桥、隔离电源模块、以及低压MOS等。

该方案长度约为24.5cm。

宽度约为11.1cm。

厚度约为4.06cm。

简单看过产品外观以及尺寸数据，充电头网继续为您介绍该方案所应用的器件。

致能ZN-600W单级拓扑DAB方案解析

将致能这款方案由底层主板以及输出调制小板和控制小板两块副板组成，先将两块小板拆下。

其中面积较大的输出调制小板正面搭载四颗隔离放大器。

隔离放大器来自纳芯微，型号为NSi1311，是一款高性能隔离放大器，具备最高5000Vrms绝缘电压以及0.02~2V线性输入电压范围，采用SOW8封装。

小板背面搭载致能高压双向氮化镓、通信接口、正负极以及接地。

高压氮化镓器件来自致能半导体，型号为ZN70B1R075L是一款700V耐压、75mΩ导阻的双向氮化镓功率器件，采用DFN12×12-12L封装；器件为常关断型，支持源极-源极双向耐压结构，瞬态耐压可达800V；典型总栅极电荷17nC，栅极驱动电压范围±20V，兼容常见氮化镓栅极驱动方案。

该器件符合JEDEC标准，具备低栅电荷、宽栅极安全裕量、支持硬开关与软开关拓扑，并满足RoHS、无卤封装要求，有利于高功率密度与系统可靠性设计。在系统层面，ZN70B1R075L的核心价值在于减少器件数量与损耗路径。相比传统MOS+反并联二极管方案，双向氮化镓可显著降低反向恢复损耗与导通损耗，提升整体效率。同时，ZN70B1R75L采用蓝宝石衬底，实验结果显示蓝宝石衬底氮化镓器件无背栅效应。因此系统无需额外设计衬底箝位装置以避免动态电阻的恶性衰退。

该器件面向双向DC-DC变换器与矩阵式变换器应用，尤其DAB、储能系统、OBC以及各类追求高功率密度的双向逆变电源架构应用。

简单看过转换小板，充电头网继续为您介绍控制小板。

这块控制小板正面分别分布LED指示灯、主控MCU以及晶振。

控制板上核心MCU为广芯微电子研发的高性能UM3242F实时微处理器，它采用ARM Cortex-M4F内核，主频高达240MHz，集成的高采样率ADC、DAC、运算放大器、高速比较器及硬件坐标旋转计算加速器、丰富且高性能的PWM模块和多样的外设与通信接口，可高效运行自研的DAB谐振控制与自适应MPPT算法。

一颗12MHz晶振来自杨兴，用于为广芯微MCU发出时钟信号。

一颗LED指示灯，用于指示工作状态。

控制小板背面四周分布各类通讯接针。

看过控制小板，充电头网继续为您介绍底部主板。

底部主板总左至右分别是低压固态电容、低压铝电解电容、变压器、滤波电感、继电器。

五颗创慧铝电解电容，规格为63V 3300μF。

半桥栅极驱动器来自MPS芯源，型号为MP1921A，这款芯片是一款100V高频半桥N沟道功率MOSFET驱动器。

另一颗半桥栅极驱动器同样来自MPS芯源，型号为MP1921A。

一颗同步降压芯片来自茂睿芯，型号为MK9019，该芯片支持4.5V-100V宽范围的输入。集成了主功率MOS和同步MOS，支持持续1A的输出电流。

一颗63V 220μF低压固态电容。

两颗钰邦16V 330μF固态电容。

一个变压器。

变压器右侧的为滤波电感。

一个磁环电感。

继电器来自永能，型号为YX208T-S-212DM，规格为250V 8A。

另一个磁环电感。

两个方形慢断保险丝来自泓达，型号为2009T15A250V。

一颗X2安规电容，规格为0.47μF。

另一颗X2安规电容，耐压275V。

还有一颗X2安规电容，规格为0.47μF。

电流互感器来自新纳，型号为MCR11203。

最后再来看下主板背面器件布局。

4颗特锐祥Y电容，型号为TMY1102M。

两颗整流桥丝印MB40M。

隔离电源模块来自易川，型号为F1212S-2W，隔离电压3000VDC。

电流感应放大器来自类比，型号为CSA220，具有小于60uV(max)的失调电压和小于0.1% (max)的增益误差，采用SOT23-5封装。

以上便是本次方案解析部分的全部内容。

充电头网总结

综合整体结构与器件选型来看，该方案设计扎实，可将22~60V直流输入条件下逆变为187–242Vac交流输出。可见致能ZN-600W单级拓扑DAB方案并非单纯的概念展示，而是一套围绕量产化可行性展开的完整参考设计。

同时，致能ZN-600W单级拓扑DAB方案中内置ZN70B1R075L蓝宝石衬底双向氮化镓器件的应用是该方案的核心看点。该器件在满足700V耐压与双向导通需求的同时，避免了硅衬底氮化镓常见的背栅效应问题，使系统无需额外衬底箝位设计，有助于抑制动态导阻劣化风险，这一特性非常适合在DAB、双向DC-DC、储能及光伏逆变等长期高负载运行场景中批量应用。