隨著電動車（EV）數量更多，也反映出對高能源效率的充電基礎設施系統更高的建置需求。德州儀器Harish Ramakrishnan指出，簡單來說，這些充電系統要能實現車輛的快速充電，且因為新型電動車的續航里程更長、電池容量擴大，加速開發直流充電解決方案也成為必需。

使用碳化矽增加充電站功率密度的優勢（source：TI）

然而，目前一座150kW的充電站約需30分鐘才能充飽電動車來行駛250km。而直流電充電站，根據Combined Charging System（CCS）及CHArge de MOve（CHAdeMO）的標準，可傳輸的電力為120kW至240kW，屬於第三級（Level 3）充電設施。因此，若要設計一個單一的功率調節單元（power processing unit）來處理如此龐大的電力需求，就需要複雜且難以控制的多層拓樸結構。

Harish Ramakrishnan直指，在功率級選取適當的拓樸結構和元件是增加功率密度的第一步。

他表示，碳化矽（SiC）等寬頻隙裝置，在阻斷高直流鏈電壓（DC link voltage）方面，比矽絕緣閘雙極型電晶體（IGBT）更具優勢，因此能在更高的電壓下運作，並減少功率轉換所需的電流—而減少電流，就代表減少銅用量，因而增加功率密度。

採用碳化矽的MOSFET，也能藉由將直流鏈電壓調至1,000V或1,500V，達到高功率密度。

德州儀器「三相三階碳化矽交流轉直流轉換器參考設計」舉例，三階T型轉換器的開關只需阻斷一半的直流鏈電壓，就能選擇像ISO5852S的低成本、低電壓阻斷裝置，而LMG3410R070也能用在逆變器的T型分支中。

但是要轉換至更高的直流電壓，就需要高品質的強化型隔離技術。Harish Ramakrishnan適時提及德州儀器的電容式隔離技術，其不僅包含閘極驅動器UCC21530、ISO5852、UCC21750，還能提供高達5.7kV_rms的強化隔離，讓裝置可與碳化矽和IGBT相容。

Harish Ramakrishnan強調，在設計高功率轉換器—尤其是高於10kW時，使用多層級的拓樸結構至關重要，如此不僅可以減輕電壓在裝置上的負載，還能確保總諧波失真在可接受範圍內。

德州儀器「三相三階碳化矽交流轉直流轉換器參考設計」亦指出，選對拓樸結構，在轉換器的雙向操作中也非常重要，尤其是在車輛到電網（vehicle-to-grid）的應用中。

此外，開關頻率也會直接影響磁性和其他被動元件的尺寸。當提高開關頻率時，電感和變壓器的尺寸呈現線型下降，德州儀器指出，SiC裝置具有較高的導通電阻及開關特性，能將總損失最小化，而提升效率就能提升散熱性能，隨著元件所產生的熱能降低，SiC MOSFET也能用更高的開關頻率來提升功率密度。

針對新型充電站直流電解決方案的設計開發，Harish Ramakrishnan指出可以利用並聯的模組化電源轉換器來提升功率輸出，滿足快速充電需求；但他也解釋，由於直流電充電站相當佔空間，電源轉換器就需採用模組化設計，並最佳化高效率與高功率密度。

他最後補充，充電站的系統架構中有兩條充電路徑：第一條直接連結車內車載充電器（onboard charger；OBC），具有交流-直流和直流-直流轉換單元，一般可承受6.6kW，在家用與商用中可在8~17小時內完成充電；第二條則採用獨立的實體充電站，含有交流-直流和直流-直流功率調節單元，在車外作為電網和電池的介面。

他表示，採用第二條充電路徑的轉換器會跳過OBC，直接連到電池，因為不在車內，所以可用於更高功率的設計，進一步加速充電。

德州儀器擁有高品質的產品和專業的系統性解決方案，可協助克服EV快速充電的挑戰。其「三相三階碳化矽交流轉直流轉換器參考設計」以及「雙向雙主動橋式參考設計：Level 3電動車充電站」中的雙向轉換器，效率皆高於97%，且功率密度約為1.4kW/L（交流-直流）、1.9kW/L（直流-直流）。不僅展示了如何使用德州儀器的閘極驅動器與感測技術，來驅動功率級的SiC MOSFET，同時也測量電壓與電流，幫助設計人員打造高效率、高功率密度且高速的電動車充電站。