由于技术的改进、低碳排放要求和政府的政策激励，电动汽车(EV)是汽车行业一个快速增长的部分。目前，电动汽车行业正在进行一场技术变革，通过充电基础设施提高汽车续航里程。电动汽车制造商和充电服务企业正在大力投资充电站基础设施，以支持长续航能力电动汽车和改善电动汽车司机的充电体验。政府激励措施和汽车制造商在充电基础设施建设方面的举措是推动全球电动汽车充电站市场增长的关键因素。根据仔细的市场研究报告，预计到2027年，市场规模将达到300亿美元左右，2019年复合年增长率为36%。3级直流充电站细分市场占整个电动汽车充电站市场的最大份额，在预测期内亚太地区将占据近50%的市场份额。这一细分市场的很大一部分，主要是由于在便利的城市商业场所建立充电基础设施的需求不断上升。昂贵的商业地产促使投资者和开发商压缩充电器的体积，提高充电能力。这就导致了高密度充电器桩模块的需求不断增加。为了实现高密度设计，功率转换器需要在较高的开关频率和同等或更好的效率下工作。
目前，充电桩模块的最新设计和批量生产几乎所有使用650V Si MOSFET，以获得良好的功率密度和效率。对于功率超过6kW的设计，三相输入成为必要。由于中间母线电压超过650V器件额定要求，三电平拓扑或串连转换器是设计的唯一选择。图1和图2是两种常用的隔离充电器桩拓扑结构。
图1 使用维也纳PFC和三电平移相全桥DC/DC变换器的充电桩
图2 使用维也纳PFC和串连三相LLC DC/DC变换器的充电器桩
如果一个充电站有一个本地隔离电力变压器，非隔离变换器拓扑可以使用。图3为非隔离拓扑，已用于欧盟350kW超高速充电站设计。每个充电桩由6个60kW完全基于SiC器件的功率转换器模块组成。
图3 非隔离充电器使用维也纳PFC和串连的Buck DC/DC变换器
对于隔离的充电器桩设计，SiC MOSFETs的高电压和高频能力可以大大简化拓扑和控制难度。直接效益是提高功率密度和降低系统成本。通过使用1200V的SiC MOSFETs, PFC的输出电压可以达到600V到900V。下游隔离型直流/直流变换器具有可控的倍压输出和可切换的变压器绕组，可以在理想的直流变压器(DCX)模式下工作，以优化系统效率。由于DCX输出直接连接到电池组，它的输入等效为一个电压源，这使它有可能减少甚至消除PFC输出批量电容器。新电源架构的功能模块如图4所示。
图4 新型AC/DC电源结构，用于电池充电
基于此电源架构，图5所示的拓扑结构可用于宽输出电压恒功率电池充电。开关K用于选择变压器匝数比，使倍压器扩大输出电压范围。图6给出了PFC输出电压与电池电压的关系。
图5 高密度电源结构用于电池充电
图6 直流变压器增益开关
以下是三相PFC和DCX样机照片。电路仍在优化中。欢迎任何有兴趣的团体加入这个开发，并把它变成一个真正实用的好产品。
图7 20Kw 三相 PFC AC/DC 变换器样机
图8 20Kw 三相 LLC DC/DC 变换器样机
