H 桥驱动电路在电子领域中是一种相当基础且重要的电路。它由四个独立控制的 MOSFET 构成，主要作为引导电流流过负载（通常为电感负载，像电机这类常见的感性负载）的开关元件。下面我们将深入分析 H 桥电机驱动电路的一些关键细节。
　　MOSFET 中的寄生二极管与外部续流二极管
　　在 N 沟道 MOSFET 里，源极和漏极是 N 型区域，基区为 P 型材料，它们之间形成两个 PN 结。由于源极和基区通常短接，源极 - 基区的 PN 结不起作用，而漏极 - 基区的 PN 结形成寄生二极管，这在大多数功率 MOSFET 中较为常见，所以在一些仿真软件中，MOSFET 拓扑符号后会有反向并联的二极管标识。
　　电机作为典型的感性负载，电流变化时会产生反电动势。当 H 桥中的 MOSFET 切换状态，电流变化会使电感负载产生高电压尖峰，可能反向施加在 MOSFET 上，导致其损坏或使电路操作不稳定。为保护 MOSFET 和其他电路元件，通常会在每个 MOSFET 的漏极和源极之间并联续流二极管。其作用主要有：提供电流续流路径，避免因电流中断产生高电压尖峰；保护 MOSFET，限制感性负载产生的反电动势；稳定电路操作，减少高频开关操作中的电磁干扰和噪声。
　　虽然 MOSFET 自带的寄生二极管在某些情况下能起到续流作用，但因其导通电压较高、反向恢复时间较长，特性不如专门设计的续流二极管（如肖特基二极管），所以实际电路设计中，寄生二极管往往不能完全替代续流二极管，对续流二极管要求严格时，会另外并联性能更好的二极管。
　　　电流衰减模式
　　电机是感性负载，电流不能突变。要使电机减速，断开电机两端电压时，根据电磁感应定律，电机会产生反向电动势，电压变化率大时可能损坏 MOSFET。所以让电机停下，除断开供电，还需形成续流回路释放电机能量，这就是续流二极管的作用。
　　在减速时的电流再生过程中，H 桥通常有快速衰减、慢速衰减和混合衰减三种模式。
　　快速衰减模式：四个 MOSFET 全部关断，反电动势带来的反向感应电流通过 Q2、Q3 的寄生二极管（续流二极管）流动，感应电流方向与电源电压方向相反，线圈电流迅速衰减。为避免同一侧上下臂 MOSFET 同时导通造成击穿，需添加死区时间，在此期间，电感负载电流由寄生二极管或外部续流肖特基二极管承载。此模式下电流能迅速降至零，但电机速度因惯性逐渐减小，呈 “滑动” 式减速。
　　慢速衰减模式：Q1、Q3 关断，Q2、Q4 导通，感应电流以循环方式流经 Q2 和 Q4 时降至零，电流在流过电感阻抗和两个 FET 的导通阻抗时以热量形式耗散。虽然通常描述为两个低侧 FET 开关打开、两个高侧 FET 开关关闭，但也可通过启用两个高侧 FET 开关、禁用两个低侧 FET 开关实现，部分 IC 支持通过相应输入信号配置。在直流电机上，此模式会令电机绕组短路，使转子快速停止旋转。
　　混合衰减模式：电流衰减至零的速度介于快速衰减和慢速衰减之间。通过协调 FET 开关的开 / 关时间，在固定时间内处于快速衰减模式，剩余时间处于慢速衰减模式，系统保持在两种模式中的时间比例称为混合衰减百分比。混合衰减对步进电机驱动，尤其是微步进驱动意义重大，微步进时通常通过正弦波等波形驱动步进电机绕组。
　　　MOSFET 高低端驱动与自举电路
　　在 H 桥电路中，MOSFET 分为高端和低端两部分。高端 MOSFET 连接在电源和负载之间，低端 MOSFET 连接在负载和地之间。MOSFET 导通需满足 VGS > VGS (th) ，自举电路是常用解决方案，用于生成高端 MOSFET 所需的高电压驱动信号，通常包括一个二极管和一个电容器（自举电容），配合驱动芯片工作。
　　以半桥为例，当 Q2 导通时，Q1 的源极被拉到地电位，自举电容 C1 通过二极管充电（所加电压 V 一般由 LDO 架构电源输出），此时自举电容电压接近于电源电压 V。当 Q2 断开时，SW 位置电位改变，自举电容 C1 两端储存电压为 V，A 点电压变为 VSW + V，能轻松驱动高端 MOSFET，此时由 C1 提供上管驱动阶段所需电流。自举二极管（一般为肖特基二极管）处于反向截止状态，将自举压降限制在自举回路内，防止回流至上一级损坏电路。
　　自举电容持续放电会使高端 MOSFET 的栅极对地电压减小，要让高端 MOSFET 持续导通，需让自举电容不断充放电，或增加其容量、更换 IC，或在设计中避免持续导通需求。由于 MOSFET 的特性，自举电路在增加栅源电压的同时，可减小 MOSFET 的导通电阻，减少发热损耗。
　　　H 桥驱动控制
　　对 MOSFET 栅极引入 PWM 控制，可调节电机转动方向和速度。PWM 的占空比对应电机转速，占空比越大，平均等效输出电压越大，转速越快。通常 PWM 频率在 10Khz 至 20KHz 之间，频率太低，电机转速过低，易出现高噪声或高频机械振动；频率太高，MOSFET 开关损耗影响变大，降低系统效率。
　　根据不同桥臂的 PWM 控制方式，大致分为受限单极模式、单极模式和双极模式：
　　受限单极模式：电机电枢驱动电压极性单一，控制电路简单，但电机不能刹车、进行能耗制动，负载超过设定速度时不能提供向力矩，调速静差大，调速性能和稳定性差。PWM 高电平时，电机两端有电流流过，产生扭矩转动；PWM 低电平时，电机两端未导通，无电流，电机转动难以控制。
　　单极模式：引入互补 PWM 波（PWMN），一般由 MCU 高级定时器生成。相比受限单极模式，Q1 信号为低电平时，由互补 PWM 对 Q2 施加高电平信号使其打开，Q2、电机、Q4 形成闭合回路，电机仍有电流，能产生磁场和力矩控制电机转动。该模式启动快，能加速、刹车、能耗制动、能量反馈，调速性能较好，负载超速时能提供反向力矩。
　　双极模式：电枢电压极性正负交替。PWM1、PWM2 由定时器输出，PW1N、PW2N 为其互补 PWM 通道，PWM1 和 PWM2 周期相同、占空比相同、极性相反，使对角线上的两个 MOSFET 同时导通和关断。电机转动方向由 PWM 和 PWM1 共同决定，若 A 的 PWM 占空比高于 50%，电流从左至右；低于 50%，则从右至左。该模式继承单极模式优点，速度接近 0 时也能提供一定力矩，加减速性能更好，正反转性能优于单极模式，但控制更复杂，功耗大。
　　死区时间
　　死区时间是指切换两个互补的 MOSFET 时，为避免同时导通导致短路或直通故障，在关断一个 MOSFET 和导通另一个 MOSFET 之间插入的延迟时间。它提供缓冲，确保一个 MOSFET 完全关闭后另一个才导通，避免直通故障。
　　MOSFET 的导通和关断需要一定时间，包括栅极充电和放电时间，不同类型的 MOSFET 开关速度不同。死区时间设置太短，可能不足以覆盖 MOSFET 开关时间，导致直通故障；设置太长，会降低电路效率，因为死区时间内两对互补的 MOSFET 都关闭，无电流通过负载，造成功率损失和电机或负载性能下降。
　　MOSFET 的开关速度与栅极电荷（Qgs、Qgd）和栅极驱动电流有关，死区时间应与这些参数匹配。较低的栅极电荷意味着更快的开关速度，可使用更短的死区时间。高侧和低侧 MOSFET 的不同 Rds (on) 值也会影响开关速度，设计死区时间时需考虑。一些驱动 IC 会根据 MOSFET 特性自动调整死区时间，优化性能和保护 MOSFET。