一、H 桥电路概述
H 桥电路是一种通过控制四个开关器件的导通组合，实现对负载（如电机）电流方向切换的电路，从而改变负载的运动方向或输出交流波形。其广泛应用于电机控制、电源转换等领域，具有重要的应用价值。
二、H 桥电路的构成与关键元件
H 桥电路由四个开关器件（如 MOSFET、IGBT 等）组成，排列成 “H” 形结构，负载（如电机）位于中间横杠位置。四个开关分为两组对角对（Q1/Q4 和 Q2/Q3），通过控制它们的通断组合实现电流方向切换。关键元件包括开关器件和续流二极管。续流二极管的主要作用是防止反向电压损坏电路，保护开关器件和负载免受电压冲击。
三、H 桥电路的电源连接
电源连接方式为上端接电源正极，下端接地，负载两端分别连接左右开关节点。这种连接方式确保了电路的稳定性和安全性，同时为负载提供了合适的电压和电流条件。
四、H 桥电路的工作原理
（一）正转模式
当导通 Q1 和 Q4 时，电流路径为：电源正极 → Q1 → 负载 → Q4 → 电源负极。这种电流流向驱动负载（如电机）正向运转，适用于需要正向运动的应用场景。
（二）反转模式
导通 Q2 和 Q3 时，电流反向流动：电源正极 → Q2 → 负载 → Q3 → 电源负极。这种电流流向使负载反向运动，适用于需要改变运动方向的操作。
（三）逆变功能
通过交替切换正反转模式（如方波调制），H 桥电路可将直流电转换为交流电。配合滤波器后，可输出较为平滑的正弦波，满足对交流电源质量要求较高的应用需求。
五、H 桥电路原理图解析
在 H 桥电路原理图中，图中间的导电路径具有特定的电压关系。R2 两端的电压等于 R4 两端的电压，R1 两端的电压等于 R3 两端的电压，且这些电压关系与四个电阻的电阻值无关。
如果两个分支之间没有电桥，中点的电位取决于电阻值的比率。当 R1 : R2 等于 R3 : R4 时，即使没有电桥，电势差也为零。这种特性在电路设计中具有重要意义，可用于实现电压的平衡和稳定。
六、上臂 PMOS 与下臂 NMOS 的协同工作
该桥电路由两个 P 型场效应管（Q2）和两个 N 型场效应管（Q4）组成，因此被称为 P - NMOS 管 H 桥。这些场效应管在桥臂上充当开关的角色，其中 P 型管在栅极电压为低时导通，高时关闭；而 N 型管则在栅极电压为高时导通，低时关闭。
（一）正转控制
当按照特定方式连接电路并控制臂 1 置高电平（U = VCC）、控制臂 2 置低电平（U = 0）时，Q1 和 Q4 将关闭，而 Q2 和 Q3 则会导通。这将导致电机左端呈现低电平，右端则为高电平，从而使得电流沿箭头方向流动，实现电机的正转。
（二）反转控制
当控制臂 1 置为低电平（U = 0），而控制臂 2 置为高电平（U = VCC）时，Q2 和 Q3 将关闭，而 Q1 和 Q4 则会导通。这一操作将导致电机左端呈现高电平，右端则为低电平，进而使电流反向流动，即实现电机的反转。
（三）停止状态
当控制臂 1 和控制臂 2 都处于低电平状态时，Q1 和 Q2 将导通，而 Q3 和 Q4 将关闭。这将导致电机两端都呈现高电平，从而阻止电流流动，电机因此不会转动。相反，当控制臂 1 和控制臂 2 都处于高电平状态时，Q1 和 Q2 将关闭，而 Q3 和 Q4 将导通。这同样会使电机两端都呈现低电平，电机同样不会转动。这种设计确保了无论控制臂的状态如何（必须避免悬空状态），H 桥都不会出现 “共态导通” 的情况，从而避免了短路的可能性。
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