接受电动和混合动力汽车依赖于充电站网络。消费者不想在一个无法为车辆充电的地方耗尽电量。
采用电动汽车还取决于充电时间的缩短，目标是使电动汽车充电时间与传统的充电时间持平。这又取决于充电功率超过50kw的大功率充电站，而这些充电站相对更昂贵。
考虑到充电站的重要性、所涉及的功率水平和所需的投资，电动汽车充电系统的设计者必须对安全性、效率和可靠性进行规划。
安全。消费者安全至上。在直流充电站出现之前，普通大众还没有接触到比他们在家里看到的墙上插座120伏更高的电源。新型电动汽车充电器可提供400至1000伏直流电。电动汽车充电器必须将电击和其他危险的威胁降至最低。
高效。功率转换是直流快速充电系统的关键。将功率转换中的损耗降至最低，可确保为车辆电池充电提供最大功率，并减少热量积聚。
可靠。安装后，即使在最恶劣的室外条件下，电动汽车充电设备也必须可靠地运行10年或更长时间，以确保获得可接受的投资回报。
直流充电站的所有六个功能部件都需要电路保护。
安全
电动汽车充电站的两大安全威胁是电击和过电流。电击通常是由接地故障引起的。
电击
接地故障是通电的导体与地面或设备框架之间的意外接触。绝缘击穿是典型的元凶。此外，灰尘和湿气可能会导致意外的电力传输。潮湿多尘的环境（例如在室外设备周围发现的环境）需要进行认真的设计。
在设计的输入端需要交流接地故障保护，以保护元件免受破坏性故障的影响，并在设备框架或外壳通电时保护用户免受电击。接地故障保护器件在相线导体上使用电流互感器，以确保所有来自电源的电流都在相同的导体上返回，或者它读取变压器中性线与地面之间连接中的电流。系统中任何地方的接地故障都会通过该路径返回电流。
同样，输出端也需要接地故障保护，这样，当用户拿起容量为1,000 V的的充电枪时，手柄或框架就不会通电。在输出端安装了一个直流接地故障监视器，以检测是否有接地泄漏并立即切断电源。由于输出端未接地，接地故障监控器依靠两条母线之间的接地参考模块来建立中性点，该中性点用作检测低级接地故障的参考。
过电流
根据其性质，车辆充电站连接到具有可输出高故障电流的电源。电气故障，包括引发接地故障的电气故障，可能会汲取高电流，这可能具有非常大的破坏性，损坏元件，扭曲母线，引发火灾，甚至会引起电弧闪光事件（这种爆炸可能会伤害或杀死任何站在附近的人）。
根据熔断器的分断能力，基于正常工作电流的额定值及其时间-电流曲线特性选择熔断器。在出现高值过电流时，“限流熔断器”会快速运行，从而限制了峰值通过电流。
除非快速中断，否则即使是中等过电流也会使系统元件过热，损坏绝缘和导体。然而，最严重的将是许多电子元件的损坏，其中许多元件甚至容易受到低值过电流的影响。
基于碳化硅的器件。例如Littelfuse的1200V 80mOhm MOSFET，已针对传统硅器件所没有的高功率，低电阻和低功率转换损耗进行了优化。
高效
功率半导体器件将交流电转换成汽车电池充电所需的直流电。为了使充电水平与车辆电池所需的电量相匹配，功率半导体器件通过开关控制充电，这一过程自然会以热量的形式造成功率损失。在电动汽车充电应用中，热量会带来工程技术方面的挑战。
这就是为什么在功率转换中会采用基于碳化硅和GaN技术的先进技术器件。与硅器件相比，它们可提供超快速开关，从而降低了功耗。
碳化硅 MOSFET器件现在可以同时具有高工作电压和快速开关速度，这一组合通常是传统功率晶体管所不具备的。为了适应汽车充电应用，它们必须在高结温下工作，并且具有低栅极电阻、低栅极电荷、低输出电容和超低导通电阻的特点。设计人员更喜欢能提供高功率密度、减小滤波器元件尺寸和重量的器件，从而降低成本和空间需求。
一些压敏电阻，例如Littelfuse的UltraMOV金属氧化物压敏电阻系列中的压敏电阻，是为要求高峰值浪涌电流额定值和高能量吸收能力的应用而设计的。
可靠
与设计寿命为三到五年的笔记本电脑之类的消费类设备不同，直流充电站价格昂贵，因此购买者需要使它们持续使用10年或更长时间才能获得投资回报。仅半导体一项内容的价值就从交流充电器中的350美元到350 kW充电系统中的3500美元以上不等。适当的电路保护将使该投资长期可靠地工作。
半导体器件对电气威胁很敏感，必须通过熔断器保护其免受过电流的影响。这些器件通常由硅或碳化硅制成，并且具有较低的耐热容量。
传统的熔断器足以保护其中的大多数，但需要专门的高速直流熔断器来保护功率半导体器件（例如功率转换器（逆变器，整流器等）中使用的MOSFET，IGBT，二极管和晶闸管）。这种熔断器具有特定的时间-电流特性，因此与传统的交流输入熔断器相比，它们的运行速度非常快。
对敏感的半导体器件的另一个威胁是过电压。 如果电动汽车充电器位于带有大型电机的工业设施附近，打开和关闭这些电机会在电源中产生电压浪涌。另外，如果充电站附近遭受雷击，电磁能量可能会在附近的电源线上引起电压浪涌，该电压浪涌可能会通过交流电源输入线传到充电器中。所以，必须使用过压保护器件吸收该能量，防止它损坏使充电器正常工作的敏感电子器件。
像Littelfuse的SMF表面贴装系列器件这样的TVS二极管专门设计用于保护敏感电子设备免受雷击和其它瞬态电压事件引起的电压瞬变。
电路保护器件采用不同的技术制造。尽管许多类型的器件都可以使用，但最好选择适应该应用的理想技术的器件。 在直流充电系统中，大功率瞬态电压抑制器（TVS）二极管或金属氧化物压敏电阻（MOV）通常是最佳的抑制器件。其它类型的保护器件（例如保护晶闸管，气体放电管和多层压敏电阻（MLV）或抑制装置的组合）也通常被指定。
当它用于保护敏感电路时，瞬态抑制器的反应时间是极其重要的。如果抑制器动作缓慢，系统上出现快速上升的瞬态电压，那么在抑制开始之前，受保护的负载两端的电压可能会上升到破坏水平。
电动汽车充电站设计可实现可靠，高效和安全。Littelfuse提供了有关该主题的白皮书，其中包括框图和具体的器件建议。
