集成的H橋芯片也有很多，比如L298N，但是一般負(fù)載電流會受到限制。使用分立元件搭建的H橋，比如橋臂驅(qū)動芯片配合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；為了簡化對鋰電池的要求，并且方便模塊化的使用，第二版的+12P經(jīng)VPP從LM2596給出（它在市場上很常見，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。三個光耦加上兩個IR2104S芯片的功耗是非常低的，即使同時掛載10個H橋，采用1個負(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+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）。

遇到的問題二，光耦的選型？

H橋需要從光耦接收三個信號，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，所以這里需要兩個高速光耦和一個普通光耦。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)輸入信號由+3.3V的IO口給出時，限流電阻應(yīng)取100歐姆，實(shí)際上測試100歐姆～300歐姆都能取得不錯的效果。

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

遇到的問題三，留出左右橋臂信號？還是擴(kuò)展PWM？

左右橋臂的PWM信號，在同一時刻只有一路使用，另外一路總為低，因此可以通過邏輯門將PWM信號擴(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前級搭建出與非門，從而實(shí)現(xiàn)1路PWM和1路方向信號轉(zhuǎn)化成兩路PWM；第二版未做此處理（使用時，是在MCU板上通過74HC00實(shí)現(xiàn)這個功能）。

H橋一般用來驅(qū)動直流有刷電機(jī)，而且很多其他負(fù)載也可以用它來驅(qū)動，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)動步進(jìn)電機(jī)時，需要使用兩個H橋以一定順序的時序驅(qū)動AB兩相線圈，此時并不需要擴(kuò)展PWM波，直接使用IO口驅(qū)動反而更加直觀方便。因此，為了H橋的通用性，這里采用了第二版的設(shè)計(jì)。

遇到的問題四，IR2104S的外圍器件？

每個IR2104需要一個二極管和一個電容組成電荷泵，抬升上橋臂MOSFET的柵級電壓，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，由于它的功能是儲藏電荷，因此容值不能太小，這里取1uF。

遇到的問題五，占空比到約98%的時候，橋臂信號失效？

IR2104S為半橋驅(qū)動芯片，工作原理是使用一個二極管和一個電容組成電荷泵，它需要充放電時間，因此當(dāng)輸入信號占空比接近100%的時候，電荷泵就失效了。