随着电动车（EV）变得更多，也反映出对高能源效率的充电基础设施系统更高的建置需求。德州仪器Harish Ramakrishnan指出，简单来说，这些充电系统要能实现车辆的快速充电，且因为新型电动车的续航里程更长、电池容量扩大，加速开发直流充电解决方案也成为必需。

使用碳化矽增加充电站功率密度的优势（source：TI）

然而，目前一座150Kw的充电站约需30分钟才能充饱电动车来行驶250km。而直流电充电站，根据Combined Charging System（CCS）及CHArge de MOve（CHAdeMO）的标准，可传输的电力为120kW至240kW，属於第三级（Level 3）充电设施。因此，若要设计一个单一的功率调节单元（power processing unit）来处理如此庞大的电力需求，就需要复杂且难以控制的多层拓朴结构。

Harish Ramakrishnan直指，在功率级选取适当的拓朴结构和元件是增加功率密度的第一步。

他表示，碳化矽（SiC）等宽频隙装置，在阻断高直流链电压（DC link voltage）方面，比矽绝缘闸双极型电晶体（IGBT）更具优势，因此能在更高的电压下运作，并减少功率转换所需的电流而减少电流，就代表减少铜用量，因而增加功率密度。

而采用碳化矽的MOSFET，也能藉由将直流链电压条至1,000V或1,500V，达到高功率密度。

德州仪器「三相三阶碳化矽交流转直流转换器叁考设计」举例，三阶T型转换器的开关只需阻断一半的直流链电压，就能选择像ISO5852S的低成本、低电压阻断装置，而LMG3410R070也能用在逆变器的T型分支中。

但是要转换至更高的直流电压，就需要高品质的强化型隔离技术。Harish Ramakrishnan适时提及德州仪器的电容式隔离技术，其不仅包含闸极驱动器UCC21530、ISO5852、UCC21750，还能提供高达5.7Kv_rms的强化隔离，让装置可与碳化矽和IGBT相容。

Harish Ramakrishnan强调，在设计高功率转换器尤其是高於10kW时，使用多层级的拓朴结构至关重要，如此不仅可以减轻电压在装置上的负载，还能确保总谐波失真在可接受范围内。

德州仪器「三相三阶碳化矽交流转直流转换器叁考设计」亦指出，选对拓朴结构，在转换器的双向操作中也非常重要，尤其是在车辆到电网（vehicle-to-grid）的应用中。

此外，开关频率也会直接影响磁性和其他被动元件的尺寸。当提高开关频率时，电感和变压器的尺寸呈现线型下降，德州仪器指出，SiC装置具有较高的导通电阻及开关特性，能将总损失最小化，而提升效率就能提升散热性能，随着元件所产生的热能降低，SiC MOSFET也能用更高的开关频率来提升功率密度。

针对新型充电站直流电解决方案的设计开发，Harish Ramakrishnan指出可以利用并联的模组化电源转换器来提升功率输出，满足快速充电需求；但他也解释，由於直流电充电站相当占空间，电源转换器就需采用模组化设计，并最隹化高效率与高功率密度。

他最後补充，充电站的系统架构中有两条充电路径：第一条直接连结车内车载充电器（onboard charger；OBC），具有交流-直流和直流-直流转换单元，一般可承受6.6kW，在家用与商用中可在8~17小时内完成充电；第二条则采用独立的实体充电站，含有交流-直流和直流-直流功率调节单元，在车外作为电网和电池的介面。

他表示，采用第二条充电路径的转换器会跳过OBC，直接连到电池，因为不在车内，所以可用於更高功率的设计，进一步加速充电。

德州仪器拥有高品质的产品和专业的系统性解决方案，可协助克服EV快速充电的挑战。其「三相三阶碳化矽交流转直流转换器叁考设计」「双向双主动桥式叁考设计：Level 3电动车充电站」的双向转换器，效率皆高於97%，且功率密度约为1.4kW/L（交流-直流）、1.9kW/L（直流-直流）。不仅展示了如何使用德州仪器的闸极驱动器与感测技术，来驱动功率级的SiC MOSFET，同时也测量电压与电流，帮助设计人员打造高效率、高功率密度且高速的电动车充电站。