(1)單片機在改變功能和價格上優於專用芯片；
(2)軟件程序易於加密，有利於知識產權保護；
(3)軟件編程靈活，可根據用戶需求增加和完善功能。
以PIC單片機為控制核心，通過改變外圍驅動、保護和輸出電路，可以控制不同功率、不同電壓或不同內部結構的無刷DC電機。
1控制核心
控制器采用PIC16F877或PIC16F876單片機，使用的功能和接口有:八路輸入(PIC16F876為四路輸入)，10位A/D轉換器，PWM脈寬調制輸出端口CCP1，分辨率為十位，可以響應外部邏輯電平變化時的中斷。核心結構如圖1和圖2所示。
2高壓大功率控制器的工作原理
該控制器是為大功率高壓無刷DC電機設計的。電源為220V交流電壓經整流濾波後產生的約300V DC電壓(電機功率範圍為500W~2 000W)為智能功率模塊的輸出部分供電。為了簡化硬件電路，降低元器件成本，單片機及相關控制電路的電源由壹臺小型變壓器降壓後提供。低壓電源提供五組獨立輸出，其中壹組給單片機供電，完全隔離。另外四組提供給電源模塊的內部驅動電路。整個控制部分所需的電流很小。除5V輸出采用全橋整流外，其余四路均為單二極管半波整流。變壓器功率在5W左右，加工成本低。變壓器和其他元件焊接在同壹塊電路板上，體積和重量都可以接受。
該電路的工作原理如下:
微控制器上電後，程序設置輸入和輸出端口。端口A是模擬輸入，端口B和C是數字輸入和輸出。設置工作是通過寫入專用寄存器來實現的。程序初始化完成後，檢測到啟動/停止按鈕。按下按鈕，進入工作程序，檢查位置傳感器信號和調速電位器的電壓值。這些數據經單片機處理後，調整PWM的脈寬，輸出相應的電機驅動控制信號。
中斷服務程序可以提高工作效率。當位置傳感器的三個輸入引腳的電平相應變化時，單片機內部產生中斷，中斷服務程序對輸入輸出進行解碼，輸出控制信號產生磁極位移。這個過程持續產生壹個旋轉磁場，有壹個超前相位，驅動電機運轉。
在未進入中斷服務時，單片機可以設置A/D轉換、讀取A/D數據、電機啟停檢測、過流檢測等內容，單片機工作時實時性高。
3低壓小功率控制器的工作原理
控制器的電源來自電池組，電池電壓由電機廠家根據電機功率提供(180W~500W)。電機電壓可分為24V、36V、48V和60V。電路中沒有隔離電源，單片機+5V電源和驅動電路+15V電源由電池降壓穩壓後提供。電路中使用了6個N溝道功率MOS場效應晶體管，驅動部分采用專用集成電路IR2102(電路的驅動和輸出部分將詳細介紹IR2102的工作原理)。在低壓驅動器中，用MOSFET管代替智能功率器件，省去了高速光電隔離、電源整流、濾波和隔離電源，降低了硬件成本。它是壹種低成本的無刷電機控制器。考慮到使用中電流過載和電池電壓低，電路中加入了過流檢測和欠壓檢測。單片機的軟件部分除了大功率控制器的功能外，還需要監控過流和欠壓。
4智能功率模塊(輸出部分)
大功率控制器的輸出部分選用三菱公司的智能功率輸出模塊PMXXCSJ060。與傳統的IGBT功率輸出管相比，該芯片屬於成熟的第三代高頻IPM集成器件，采用絕緣襯底技術，內置門級驅動和保護電路。可根據電機功率選擇不同額定電流的模塊。比如20A耐壓600V的功率器件型號為PM20CSJ060，其中20代表額定電流20A，060代表耐壓600 V，詳情可以在三菱公司網站上查詢。
5專用MOS驅動芯片IR2102
低壓控制器驅動芯片IR2102是國際整流器公司的產品，可以驅動MOSFET或IGBT。該芯片的應用簡化了驅動電路的設計。在IR2102中，利用自舉技術設計了壹個浮動電源，實現對壹相兩個N通道逆變橋輸出電路的控制，如圖3所示。其工作原理如下:
IR2102為8引腳芯片，HIN和LIN為高端MOS管和低端MOS管的驅動輸入(低電平有效)，C為自舉電容，D為充電二極管。為防止輸出橋臂短路，禁止HIN和LIN同時處於低電平。當HIN為高電平，LIN為低電平時，輸出LO比低電平高15V，MOS管導通。另壹方面，當HIN為低，LIN為高時，HO壹開始比VS高15V(註意:這個電壓是電容充電的結果)。隨著時間的推移，電容器將通過電阻器R13和R27放電，產生連續的電壓降。Q1的導通時間與電容C的容量有關，當脈寬調制頻率在5kHz以上時，電容C可選擇為0.1μF F..關於IR2102的詳細信息可以在www.IRF.com.cn的網站上找到。
6軟件設計
對於帶位置傳感器的無刷電機，大部分電機位置傳感器狀態分為60度和120度。在未知電角度的情況下，數字邏輯分析儀可以用來測量位置狀態的三個輸出。測量時，電機轉子勻速旋轉，測得的輸出波形如圖4所示。這個過程每六個狀態重復壹次，作為壹個電角度周期。根據測量結果，將電機順時針和逆時針旋轉的六態輸入輸出表列為編程時的原始數據寫入程序。
節目內容包括:
(1)初始化設置
設置相關端口(端口A、B、C、E)，通過寫入專用寄存器實現。
(2)主要節目內容
單片機內部功能模塊包括A/D轉換器和PWM功能設置，將電機正反轉輸入輸出表數據寫入指定存儲單元。打開中斷，確定正反轉狀態，定期檢測電機啟動/停止按鈕的電平。
(3)中斷服務程序
當電機運行位置(六種狀態之壹)發生變化時，單片機響應中斷，進入中斷服務程序，在此完成輸入輸出的解碼，過濾掉錯誤代碼，調整B0口電平的中斷方式等等。
(4)子程序
子程序包括延時程序、Rbo輸入中斷電平調整程序和A/D轉換程序。
軟件流程圖如圖5所示。
無刷DC電機的應用領域近年來發展迅速，證明了它具有許多不可替代的優勢，各種類型的控制器也得到應用。在追求高效率和寬調速範圍的前提下，控制器的高可靠性是制約電機應用普及的關鍵因素。壹方面，新型智能功率器件不斷出現，為設計人員提供了更好的硬件基礎；另壹方面，軟件設計也是提高可靠性的重要環節。好的軟件設計可以在很大程度上彌補硬件設計的不足，這也是很多工程技術人員追求的目標。