EV电池充电站，逆变器和其他电源转换器的设计者开始利用氮化镓（GaN）和碳化硅（SIC）等较新的宽带隙（WBG）半导体，除了新的电路设计，如活性中性中心钳（ANPC）。他们在帮助促进效率并创造较小的产品。
SiC和GaN mosfet在更高的电压和电流水平上提供快速开关。igbt还广泛用于更高电压和电流水平。较新的设计，如ANPC允许模块化，允许转换器堆叠，以提供所需的输出功率。除了电动汽车电池充电器，其他应用，如太阳能逆变器可以受益于采用这些新方法。
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什么是ANCP？
主动中性点钳位是广泛使用的半桥电路的改进版本，这是大多数电源电路设计的基础（图。1）．还开发了其他几种改进的变化，例如多级转换器和中性点钳位（NPC）。多级转换器每半桥腿有多个开关。
ANPC使用另一种布置，如图所示图2.．这是ANPC逆变器的基本构建块。半桥是明显的（Q3-Q6），而Q1和Q2形成夹具以接地或中性。打开Q1和Q2同时将输出夹紧到地面。其他操作包括接通Q3和Q6或接通Q1和Q4。这提供了三个输出水平：+ DC，-DC和地面。
所有的MOSFET门通过门驱动电路从MCU控制器接收输入。氮化镓和碳化硅栅极驱动器的要求和封装差异显著。广泛的输出波形可以通过编程门驱动脉冲来提高功率或以其他方式改变它以适应当前的需要或应用。
结合了多个逆变器图2.构成三相ANPC电源单元（图3）．德州仪器具有6.6千瓦，三相三级ANPC电源模块的完整参考设计用于逆变器和PFC输入阶段。
如何设计高效，强大，快速的EV充电器
所有这些最近的电源转换器设计活动背后的驱动力是需要定义和创建一个全国性的充电站网络，以应对即将到来的供过于求的电动汽车。由于价格高昂、充电站数量不足以及充电时间长，电动汽车目前并不特别受欢迎。消费者担心里程焦虑，因为缺乏充电的地方。而且充电时间也很令人不快。
电动汽车只占汽车总销量的几个百分点，但更多的汽车还在发展中。出乎意料的政府指令可能会迫使这个国家尽快实现电气化。
建立一个与我们的加油站相媲美的充电站网络是一个巨大的挑战。有太多的未知。目前的电网能承受一次大规模的、尽管是逐渐增加的充电量吗?
目前的条件决定了一些优先事项，如长的充电时间。标准的家用EV充电器可使用高达6.6千瓦，从8到17个小时内需要充满电。这对晚上使用的家用充电器来说还可以，但对于日常使用和长途旅行仅仅是不可接受的。
答案是直接使用直流充电．该选项绕过车载充电器(OBC)，以600- 1000 v的直流电为主电池组充电。充80%的电通常需要30分钟左右，这是一个合理的时间。所以，这些是定义和建立充电设备和新网络的指导方针。
保守的设计将考虑到一些未知因素，从而创造出具有合理寿命的设备。首先是效率。幸运的是，几乎所有新的电动汽车充电设备都是高效的——90%以上。单个道具几乎可以达到98-99%的水平。
为了达到这种效率程度，需要使用WBG半导体，如SiC mosfet。较新的GaN设备也工作得很好。他们有更少的损失和切换速度，以减少功率损失。在高达100千赫的频率下切换，也允许使用更小的磁性元件和电容器。它们成本更低，占用空间更少，有助于减少设备尺寸。新的设备还可以处理高达1500 V的电压和数十安培的电流。上述参考设计达到了98.5%的峰值效率。
接下来是新电路设计，具有上述ANPC的最佳示例。双向转换器也是最新设计中的好处或必要性。另一个关键因素是该设备可扩展以处理更高的负载。一些新电路易于模块化创建可堆叠模块，提供相当的未来灵活性，许多其他拓扑可以选择。
建设充电网络
最佳的起始地点是评估主要电源 - 国家网格。实际上，美国中的几个网格被捆绑在一起以形成整体电源。它可以处理EV充电的额外负载吗？一个源指示当前网格可以管理今天的充电水平。但是，当EV的总数达到所有车辆的15％时，电网会感受到负载。
除此之外，还需要更新和扩展的网格。加州计划将所有汽油车辆逐步淘汰2035，因此它会觉得更新的压力更新。其他预测表明，基于2050年的EVS，需要大量投资，以占车辆总数的66％。有些公用事业公司希望他们可以向这种需求施加过多的风和太阳能，而是在目前的水平;不需要额外的能量。淘汰所有汽油车在某些地区都不是一个好主意。
同样，明智地设计充电站设备是灵活的，最重要的是高效的。模块化堆叠电路提供了灵活性，以适应大多数需求。其他因素取决于混合变量的需求，如电动汽车的类型和功率水平。交流充电和直流充电的混合是什么?
- 使用最新的SIC或GAN设备提供高压功能和开关速度。
- 选择最适合站立的拓扑，并提供最大效率．
- 使用可用的最好的连接器。使用多种充电器到车辆的类型，所有充电器都必须非常耐用，可以连续使用。
- 记住，当使用低电压和高电压时，需要一些电气隔离。TI有一条可工作的电容隔离ic线。
- 考虑热设计是一个关键因素。想想8辆120千瓦的汽车同时充电时产生的热量吧。
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