集成的H橋芯片也有很多，比如L298N，但是一般負(fù)載電流會(huì)受到限制。使用分立元件搭建的H橋，比如橋臂驅(qū)動(dòng)芯片配合N溝道MOSFET，能夠達(dá)到非常大的負(fù)載電流和非常高的頻率，而且可以更換器件，從而具備更多的可定制性。

這里橋臂驅(qū)動(dòng)芯片采用IR2104S，MOSFET管采用IRF540N。

原理圖：

PCB板：

焊接好的成品板：

遇到的問(wèn)題一，采用+12P（圖中的+12V）和VPP分開的設(shè)計(jì)？

機(jī)器人隊(duì)的H橋第一版，（MOSFET管和負(fù)載的）VPP和（IR2104S和光耦的）+12P，由外部分別供電；為了簡(jiǎn)化對(duì)鋰電池的要求，并且方便模塊化的使用，第二版的+12P經(jīng)VPP從LM2596給出（它在市場(chǎng)上很常見(jiàn)，而且開關(guān)特性適應(yīng)寬電壓輸入）。

這里仍然采用了第一版的設(shè)計(jì)，即VPP和+12P分開供電。

原因a：硬件成本的考慮。三個(gè)光耦加上兩個(gè)IR2104S芯片的功耗是非常低的，即使同時(shí)掛載10個(gè)H橋，采用1個(gè)負(fù)載電流為200mA的開關(guān)穩(wěn)壓芯片也就夠了。

原因b：解放了VPP的輸入范圍。由于IR2104S的工作電壓為10V～20V，而光耦6N135的最高工作電壓為15V，光耦TLP521-1的最高工作電壓為24V，因此這里取+12P為它們供電。如果是第二版的設(shè)計(jì)，為了獲得這個(gè)+12P，VPP必須保持在14V以上。分開供電的話，VPP可以為0V以上的任意值（當(dāng)然還要考慮輸入電容和MOSFET的耐壓）。

遇到的問(wèn)題二，光耦的選型？

H橋需要從光耦接收三個(gè)信號(hào)，分別是左橋臂PWM，右橋臂PWM和SHDN，而直流電機(jī)的斬波頻率一般在10KHz以上，所以這里需要兩個(gè)高速光耦和一個(gè)普通光耦。高速光耦可以采用6N135，普通光耦可以采用TPL521-1。

6N135和TLP521-1的輸入端，壓降約為1.6V，推薦的工作電流為16mA，因此當(dāng)輸入信號(hào)由+3.3V的IO口給出時(shí)，限流電阻應(yīng)取100歐姆，實(shí)際上測(cè)試100歐姆～300歐姆都能取得不錯(cuò)的效果。

6N135是高速光耦，它的輸出上拉電阻太大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)低電平到不了0V的情況；它的輸出上拉電阻太小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的噪聲。10K歐姆左右是比較合適的值。

遇到的問(wèn)題三，留出左右橋臂信號(hào)？還是擴(kuò)展PWM？

左右橋臂的PWM信號(hào)，在同一時(shí)刻只有一路使用，另外一路總為低，因此可以通過(guò)邏輯門將PWM信號(hào)擴(kuò)展為兩路，這樣能夠節(jié)省MCU的PWM外設(shè)引腳。

H橋第一版，使用分立元件在IR2104S前級(jí)搭建出與非門，從而實(shí)現(xiàn)1路PWM和1路方向信號(hào)轉(zhuǎn)化成兩路PWM；第二版未做此處理（使用時(shí)，是在MCU板上通過(guò)74HC00實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能）。

H橋一般用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流有刷電機(jī)，而且很多其他負(fù)載也可以用它來(lái)驅(qū)動(dòng)，比如風(fēng)扇，LED燈，電阻，兩相四線步進(jìn)電機(jī)等等。當(dāng)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)時(shí)，需要使用兩個(gè)H橋以一定順序的時(shí)序驅(qū)動(dòng)AB兩相線圈，此時(shí)并不需要擴(kuò)展PWM波，直接使用IO口驅(qū)動(dòng)反而更加直觀方便。因此，為了H橋的通用性，這里采用了第二版的設(shè)計(jì)。

遇到的問(wèn)題四，IR2104S的外圍器件？

每個(gè)IR2104需要一個(gè)二極管和一個(gè)電容組成電荷泵，抬升上橋臂MOSFET的柵級(jí)電壓，實(shí)現(xiàn)它的完全導(dǎo)通。二極管可以使用快速或者肖特基，電荷泵的電容要求漏電流小，因?yàn)樘沾呻娙荼茹g電容要更適合，由于它的功能是儲(chǔ)藏電荷，因此容值不能太小，這里取1uF。

遇到的問(wèn)題五，占空比到約98%的時(shí)候，橋臂信號(hào)失效？

IR2104S為半橋驅(qū)動(dòng)芯片，工作原理是使用一個(gè)二極管和一個(gè)電容組成電荷泵，它需要充放電時(shí)間，因此當(dāng)輸入信號(hào)占空比接近100%的時(shí)候，電荷泵就失效了。