許多應(yīng)用都能看到功率低於300W的小型馬達(dá)，包括汽車(chē)、印表機(jī)、影印機(jī)、進(jìn)紙機(jī)、工廠(chǎng)自動(dòng)化、航太和軍事載具、測(cè)試設(shè)備和機(jī)械人。馬達(dá)生產(chǎn)數(shù)量約與其功率成反比，因此小型馬達(dá)的生產(chǎn)數(shù)量遠(yuǎn)高於大型馬達(dá)。最受歡迎的小型馬達(dá)為直流馬達(dá)、無(wú)刷直流馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)。
 
馬達(dá)控制專(zhuān)用數(shù)位訊號(hào)處理器(DSP)主要支援大型離線(xiàn)馬達(dá)(off-line motor)，其成本對(duì)於小型馬達(dá)控制系統(tǒng)通常太高，這使得小型通用微控制器在多數(shù)情形下已成為小型馬達(dá)控制應(yīng)用的最低成本解決方案。選擇馬達(dá)控制應(yīng)用的 微控制器時(shí)，許多有助於系統(tǒng)的功能規(guī)格都應(yīng)列入考量，因此在為這類(lèi)應(yīng)用選擇最適合的微控制器時(shí)，逐一評(píng)估這些功能規(guī)格就顯得非常重要。
 
計(jì)時(shí)器選擇

簡(jiǎn)單的步進(jìn)馬達(dá)可能只需要一個(gè)通用計(jì)時(shí)器，直流馬達(dá)和無(wú)刷直流馬達(dá)則需要脈沖寬度調(diào)變 (PWM) 計(jì)時(shí)器控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速。解析度和頻率是PWM計(jì)時(shí)器的重要特色，其頻率應(yīng)大於馬達(dá)線(xiàn)圈的時(shí)間常數(shù)，并且超出人耳聽(tīng)覺(jué)範(fàn)圍；但頻率也不能太高，才能將開(kāi)關(guān)損耗 減至最低。16至24 kHz之間的PWM頻率最適合小型馬達(dá)。
 
8位元的PWM解析度對(duì)於大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠——若應(yīng)用只需幾種轉(zhuǎn)速，8位元解析度就能滿(mǎn)足要求。對(duì)於轉(zhuǎn)速範(fàn)圍(speed range)小於10比1的閉迴路控制，8位元解析度也能應(yīng)付自如。若應(yīng)用要求更大轉(zhuǎn)速範(fàn)圍的閉迴路控制或超過(guò)1%的精確調(diào)速能力，就必須使用更高的解析度。20kHz的10位元PWM解析度需要20MHz以上的高速系統(tǒng)時(shí)脈。
 
類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器和支援

大多數(shù)的小型馬達(dá)控制應(yīng)用都需要類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器，它可內(nèi)建於晶片或使用外部零件；除了測(cè)量馬達(dá)電壓、直流鏈電壓(dc link voltage)，馬達(dá)電流、轉(zhuǎn)速計(jì)電壓和轉(zhuǎn)速控制電位計(jì)之外，類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器還能用來(lái)測(cè)量系統(tǒng)控制變數(shù)，例如溫度、氣流和位置。馬達(dá)控制系統(tǒng)所重視的類(lèi) 比數(shù)位轉(zhuǎn)換器參數(shù)包括解析度、取樣速率、通道數(shù)目、電壓參考和差動(dòng)測(cè)量能力，這類(lèi)應(yīng)用所需的解析度是由回授和控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)範(fàn)圍決定，一顆8位元類(lèi)比數(shù)位 轉(zhuǎn)換器已能滿(mǎn)足轉(zhuǎn)速控制電位計(jì)和直流鏈電壓的測(cè)量需求，馬達(dá)電壓、馬達(dá)電流和轉(zhuǎn)速計(jì)電壓可能需要很大的動(dòng)態(tài)範(fàn)圍。若應(yīng)用要求100到1轉(zhuǎn)速範(fàn)圍的調(diào)速能 力，系統(tǒng)就必須在只能使用類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器一小部份工作範(fàn)圍的情形下保持穩(wěn)定，例如8位元類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器以1%滿(mǎn)刻度測(cè)量回授參數(shù)時(shí)只能提供2.5次讀數(shù)， 10位元類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器則提供20次有用讀數(shù)。
 
馬達(dá)電流的測(cè)量尤其容易發(fā)生問(wèn)題，它通常會(huì)以阻抗很小的感測(cè)電阻搭配外接的運(yùn)算放大器，然后利用差動(dòng)測(cè)量取得精確的測(cè)量結(jié)果，但這類(lèi)電路極易受 到雜訊影響。高取樣速率的類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器和高速處理核心可用來(lái)執(zhí)行超取樣和均值計(jì)算，這種方式在出現(xiàn)馬達(dá)雜訊時(shí)仍能精確測(cè)量馬達(dá)電流。
 
電源供應(yīng)雜訊是馬達(dá)控制電路的常見(jiàn)問(wèn)題，晶片內(nèi)建電壓參考對(duì)於溫度和電流等參數(shù)的絕對(duì)測(cè)量非常有用，還能協(xié)助類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器提供勝過(guò)使用VDD 電源的更高精確度和更低雜訊。在某些極為重視成本的應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員還能以低參考電壓搭配晶片內(nèi)建的可程式增益放大器，省下原本需要的外接電流感測(cè)運(yùn)算放 大器。
 
對(duì)於需要由硬體提供過(guò)電流或過(guò)熱保護(hù)的馬達(dá)控制應(yīng)用，晶片內(nèi)建比較器也極有助益，它能用來(lái)產(chǎn)生中斷或捕捉計(jì)時(shí)器事件，對(duì)於測(cè)量無(wú)刷直流馬達(dá)應(yīng)用 的馬達(dá)電壓或反電動(dòng)勢(shì)零值交叉(back-EMF zero crossing)也有很大幫助，這需要三組比較器或是一組比較器搭配三輸入多工器。
 
系統(tǒng)內(nèi)通訊

小型馬達(dá)通常是較大型系統(tǒng)的一部份，故需通訊周邊讓負(fù)責(zé)馬達(dá)控制的微控制器發(fā)出或接收控制及命令。小型馬達(dá)可能采用類(lèi)似於個(gè)人電腦風(fēng)扇或電路板系統(tǒng)的SMBus或I2C界面，復(fù)雜系統(tǒng)也可能以SPI匯流排做為兩顆或多顆微控制器間的通訊管道。SPI匯流排還能用於SPI周邊裝置，例如串列式EEPROM、即時(shí)時(shí)脈或外接的類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器。小型馬達(dá)控制系統(tǒng)也會(huì)使用以UART為基礎(chǔ)的協(xié)定，例如RS232、RS485和LIN匯流排。
 
受到接腳數(shù)目限制，有些微控制器只提供UART或SPI之一，其它產(chǎn)品則必須在SPI以及SMBus或是I2C之間做出選擇。雖然有可能以軟體模擬這些周邊之一，但在多工馬達(dá)控制系統(tǒng)中模擬周邊通常并不切實(shí)際，理想解決方案應(yīng)能讓設(shè)計(jì)人員選擇終端應(yīng)用所需的通訊周邊。
 
I/O接腳數(shù)決定體積

I/O接腳數(shù)目對(duì)於封裝體積和微控制器的選擇影響很大。接腳總數(shù)是由馬達(dá)類(lèi)型、PWM輸出，類(lèi)比輸入、通用I/O接腳和通訊周邊決定。小型直流 馬達(dá)系統(tǒng)可能只需11只或更少的接腳，無(wú)刷直流馬達(dá)系統(tǒng)通常則要20或28只接腳。典型的8接腳SOIC微控制器僅提供6只I/O接腳，小型微引線(xiàn)架封裝(microlead frame packaging)則能在更小面積中提供更多接腳。設(shè)計(jì)人員為馬達(dá)控制應(yīng)用選擇小型微控制器時(shí)，必須將許多重要的微控制器特性列入考慮，例如PWM計(jì)時(shí)器、類(lèi)比數(shù)位轉(zhuǎn)換器支 援、晶片內(nèi)建電壓參考、晶片內(nèi)建比較器、通訊周邊、I/O接腳以及彈性的類(lèi)比和數(shù)位多工能力，這樣才能讓他們的馬達(dá)控制應(yīng)用設(shè)計(jì)發(fā)揮最大效能。
 
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