PWM H桥 MOSFET 电机 驱动 直流 有刷 正转 反转 刹车 调速 半桥 全桥 自举 电荷泵 死区时间 栅极 源极 漏极 Vgs 导通电阻 Rds(on) 体二极管 续流 电流 采样 过流 保护 逻辑 电路 电平 转换 隔离 散热 布局 布线 地平面 噪声 电磁兼容 EMC 嵌入式 硬件 设计 实践
引言：为什么要用H桥？
直流有刷电机控制是嵌入式系统中的常见需求，涉及机器人、智能小车、电动工具等广泛领域。要实现电机的正转、反转、刹车和调速，最经典、最核心的电路就是H桥。其名称来源于电路形状像一个英文字母“H”：电机位于中间，四个开关管（通常是MOSFET）分列四臂。
MCU的GPIO无法直接驱动电机，原因有三：1) 电流不足；2) 电压不匹配；3) 无法控制方向。H桥电路完美解决了所有问题。本指南将带你从零开始，理解、设计并搭建一个由N沟道和P沟道MOSFET构成的、由MCU直接控制的H桥电机驱动电路。
第一章：H桥基础工作原理
1.1 电路基本结构与开关逻辑
一个标准的H桥由四个开关（S1, S2, S3, S4）和一个电机（M）组成。电机连接在左右桥臂的中点。
Vmotor (VM) | S1 S3 |--M--| S2 S4 | GND控制逻辑如下：
正转：关闭S2和S3，导通S1和S4。电流路径：VM -> S1 -> M -> S4 -> GND。
反转：关闭S1和S4，导通S2和S3。电流路径：VM -> S3 -> M -> S2 -> GND。电流反向流过电机。
刹车（动态刹车/滑行刹车）：
滑行刹车：关闭所有开关。电机依靠惯性自由滑行停止。
动态刹车：将电机的两端短接在一起（如导通S2和S4，或S1和S3）。电机旋转产生的反电动势会在短接回路中产生电流，该电流产生制动力矩，使电机快速停止。
停止（高阻态）：关闭所有开关。与滑行刹车相同。
调速：在“正转”或“反转”状态下，对控制对应开关管（通常是低边管）的PWM信号进行占空比调节，改变电机两端的平均电压，从而实现速度控制。
重要警告：绝对禁止的“直通”状态
严禁同时导通S1和S2或S3和S4（即同一桥臂的上下管同时导通）。这会造成电源VM到地（GND）的直接短路，产生巨大的短路电流，瞬间烧毁MOSFET。这是H桥设计的首要安全准则。
1.2 开关器件的选择：为什么是MOSFET？
早期H桥使用BJT，但现代设计几乎全部使用MOSFET，尤其是功率MOSFET，原因如下：
- 驱动简单：MOSFET是电压控制型器件，栅极（Gate）驱动几乎不消耗稳态电流（仅对栅极电容充放电），对MCU更友好。
- 导通损耗低：优秀的MOSFET具有极低的导通电阻（Rds(on)），在大电流下压降和发热远小于BJT的饱和压降。
- 开关速度快：适合高频PWM工作，实现更精细的调速和更低的噪声。
第二章：核心电路设计与MOSFET选型
我们将设计一个由N沟道和P沟道MOSFET混合构成的H桥，适用于MCU GPIO（3.3V/5V）直接驱动逻辑。
2.1 电路拓扑：半桥驱动芯片的简化替代方案
最理想的H桥使用4个N沟道MOSFET（因其Rds(on)更低），但驱动高边N-MOS需要高于电源电压VM的栅极电压（需要自举电
