CN101030385B

CN101030385B - 用于驱动音圈马达卸载硬盘驱动器磁头的方法及装置

Info

Publication number: CN101030385B
Application number: CN2006100644343A
Authority: CN
Inventors: 金澈淳; 徐相珉
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2026-12-14
Also published as: JP4913578B2; KR20070063187A; CN101030385A; KR100734293B1; JP2007164975A; US7483233B2; US20070133119A1

Abstract

所提供的是一种HDD的音圈马达(VCM)驱动方法、相关的磁头卸载装置以及适合于实现该驱动方法的记录介质。驱动VCM以把磁头停放在HDD中的斜面上的方法包括：利用第一驱动电压来驱动所述VCM直到把所述磁头移到第一位置，以及此后在第一时段期间利用足以使得所述磁头沿着所述斜面的第一斜坡上升的、高于所述第一驱动电压的第二驱动电压来驱动所述VCM。

Description

用于驱动音圈马达卸载硬盘驱动器磁头的方法及装置

技术领域

本发明涉及硬盘驱动器(HDD)。更具体地，本发明涉及一种适于驱动在HDD中的音圈马达(Voice Coil Motor，VCM)以卸载读/写磁头的方法和装置。

背景技术

硬盘驱动器是在许多主机设备和应用中用于存储数据的公知记录装置。信息通常记录在HDD中容纳的磁盘的同心磁迹上。盘安装在主轴马达上并由所述主轴马达来旋转。当盘旋转时，通过对一个或多个读/写磁头定位来在HDD上存取(例如写入和/或读出)数据。所述磁头通常安装在下述传动臂上：所述传动臂利用音圈马达来定位。在传统HDD中，VCM响应于所施加的VCM驱动电流而使传动臂旋转。通过这种方式，磁头跨在(across)盘上并且被精确地定位以存取想要的数据。

磁头通过对在通过盘表面的电磁属性所限定的磁场中的变化进行感测而读取记录在盘表面上的数据。为了在盘上记录(或写入)数据，向磁头提供写入电流。响应于所施加的写入电流，磁头产生可用于选择性限定(重新限定)盘表面的电磁属性的磁场。例如，根据给予盘表面所选部分的磁化属性，记录在盘上的数据可能在其特性方面不同。

磁头的运动和定位对HDD的正确操作至关重要。在没有被使用时，磁头通常“停放”在其可以安全地放着的位置上。在不使用时在HDD内定位和停放磁头的处理通常称为“卸载”磁头。卸载操作可能会不同，这是它们各自的特性，但是所有卸载操作都有效地停放磁头。

磁头的停放位置常常称作“斜面”。术语“斜面”有其历史基础，其中许多早期(以及现代)的磁头停放位置确实是斜面结构。然而，术语“斜面”应当广泛地解释为表示适于在卸载操作期间接纳HDD磁头的任何结构和相关的定位。例如，当到HDD的电源中断时、当进入节电模式时、当HDD空闲时，一旦HDD断开或者HDD处于必须保护磁头和/或盘不受外部施加的冲击的情况下，可以卸载磁头。例如，一旦包含HDD的主机设备停止时，HDD检测惯性运动状态并且在预计碰撞的情况下卸载磁头。

图1是使用一种类型的斜面结构的传统HDD100的平面示意图。参考图1，HDD100包括由主轴马达14来旋转的至少一个盘12。HDD100还包括相对于盘12的表面来定位的至少一个磁头16。当磁头16旋转时，通过感测盘12的表面上所形成的磁场或者通过磁化盘12的表面，所述磁头16可以从盘12中读取数据或者把数据写入到盘12中。(为了清楚起见，此后将仅描述单个磁头，应当记住可以替代地采用多个读/写磁头。例如，图1所示的单个磁头16可以包括一个用于磁化盘12的写磁头以及一个用于感测盘12的磁场的单独的读磁头。)

磁头16可以装配在滑动块(slider，未示出)上。该滑动块在磁头16和盘12的表面之间产生空中支撑(air bearing)。滑动块可与悬架20相结合。悬架20可以与磁头组组件(HSA)22结合。HSA22经由固定音圈26的模具结构24而附接于VCM30。音圈26位于与磁性组件28相邻的位置，所述磁性组件28指定(支撑)VCM30和音圈26。提供给音圈26的VCM驱动电流产生一个驱动力，其使HSA22绕着轴承组件32旋转。HSA22的旋转使磁头16在盘12的表面上移动。

当图1中所示的HDD100执行磁头卸载操作时，磁头16被定位在斜面6上，所述斜面6安装在盘12的外圆周侧上。

图2是描述关于斜面6的传统磁头卸载操作的视图。参考图2，当执行磁头卸载操作时，把磁头16从盘12卸载到斜面6上。

图3是图2的斜面6的横截面图。斜面6具有梯形的横截面并且包括第一斜坡6d、平面6c、第二斜坡6b、以及安全区6a。参考图3，当执行磁头卸载操作时，磁头16沿着第一斜坡6d上升直到它落到安全区6a。在实际实践中，当磁头16定位于安全区6a中时，从悬架20伸出的凸块20a一般与斜面6相接触，其中所述磁头16附接于该悬架20。

为了保证磁头卸载操作的可靠执行，由VCM30所提供的机械驱动力必须足够大以安全地使磁头16落在斜面6上。如果由VCM30提供的驱动力不够大，那么就不能把磁头抬过第一斜坡6d并到达安全区6a。在这种情况下，磁头16落下会导致放在盘12上，由此损坏磁头16和/或盘12。

传统上，已通过把VCM30的驱动力增大某一裕量(margin)来解决这个潜在的问题，把VCM30的驱动力增大某一裕量确保了磁头卸载操作的可靠执行。可以通过增大与VCM30有关的扭矩常量和/或增大施加给VCM30的驱动电流来完成在驱动力中的这种增大。

然而，增大VCM30的扭矩常量还趋向于增加它的总尺寸(通常是它的高度方面)。考虑到正在进行的减小HDD100的尺寸的尝试，这种结果不是所希望有的。

此外，如果增大施加给VCM30的驱动电流，那么由VCM30所给予的驱动力一般也会增大。这个结果导致磁头16以非常高的速率运动。如果磁头16以太高的速度运动，那么，机械振动就会对磁头的操作产生负面影响并且可能损坏盘12。

发明内容

本发明的实施例提供了一种适于更适当地驱动在HDD内的VCM的方法和装置。这样的实施例一般提供增大的VCM驱动力，所述VCM驱动力足以保证卸载操作的可靠执行，同时保证对磁头运动速度的稳定控制。

在一个实施例中，本发明提供了一种用于驱动音圈马达(VCM)以把磁头从盘上卸载到硬盘驱动器(HDD)中的斜面上的方法，该方法包括：利用第一驱动电压来驱动所述VCM直到所述磁头移到第一位置，以及此后在第一时段期间利用比所述第一驱动电压高的、足以使得所述磁头沿着所述斜面的第一斜坡上升的第二驱动电压来驱动所述VCM。

在另一实施例中，本发明提供了一种用于在卸载操作期间把磁头从盘上卸载到硬盘驱动器(HDD)中的斜面上的装置，该装置包括：音圈马达(VCM)，适于移动所述磁头；开关，用于在第一驱动电压和高于所述第一驱动电压的第二驱动电压之间进行选择，并且将所选择的驱动电压施加于所述VCM；以及卸载控制器，适于控制所述开关，以便当启动卸载操作时，由所述第一驱动电压来驱动所述VCM直到所述磁头移到第一位置，以及此后在第一时段期间由高于所述第一驱动电压的第二驱动电压来驱动所述VCM。

在另一实施例中，本发明提供了一种存储了计算机可读程序的计算机可读记录介质，所述计算机可读程序在其执行时适于执行用于驱动硬盘驱动器(HDD)中的音圈马达(VCM)的方法，该方法包括：利用第一驱动电压来驱动所述VCM直到把所述磁头移到第一位置，以及此后在第一时段期间利用足以使得所述磁头沿着所述斜面的第一斜坡上升的、高于所述第一驱动电压的第二驱动电压来驱动所述VCM。

附图说明

图1是包括斜面结构的常规HDD的平面示意图；

图2和3图解了图1的HDD的常规磁头卸载操作；

图4A到4C是与斜面结构图相关联的波形图并且图解了根据本发明实施例的VCM驱动方法；

图5是图解根据本发明实施例的VCM驱动方法的流程图；

图6是根据本发明实施例的磁头卸载装置的方框图；以及

图7是根据本发明实施例的、用于利用VCM驱动方法来控制HDD的控制装置的方框图。

具体实施方式

现在参考附图以某种附加细节来描述本发明。提供所图解的实施例作为示教例子。本发明的范围不限制于仅仅所图解的例子。

图4A是示范性斜面结构的概况横截面。下面对该斜面结构进行描述，但是以下描述也可很容易地应用于其他斜面结构。图4B和4C是用于图解根据本发明实施例的音圈马达驱动方法的电压波形图。

参考图4A，磁头16以受控速度移到接近于斜面6的第一位置P1(内斜面边缘位置)。在相关机械部件(参见上面)的推进下，磁头16然后沿着第一斜坡6d上升、跨越平面6c、沿着第二斜坡6b下降，直到它到达安全区6a。

图4B示出了根据本发明实施例的VCM驱动电压。参考图4B，由第一驱动电压(Vcc)(例如VCM的标准驱动电压)来驱动与磁头16相关联的VCM，直到磁头16移到第一位置P1。然后在第一时段(T1)期间由高于第一驱动电压(Vcc)的第二驱动电压(Vhigh)来驱动VCM。第二驱动电压例如可以从充电电压源得出。在第二驱动电压(Vhigh)的影响下，磁头16实质上被驱动经过斜面6的第一斜坡6d和平面6c。

第一时段(T1)具有相关的最大值(T1_max)，其被定义为磁头16上升经过第一斜坡6d、跨越平面6c并到达第二位置P2(外部斜面边缘位置)所需的时间。这意味着第一时段T1可以在由最大值(T1_max)所定义的范围内变化。这也意味着在第一时段T1期间磁头16的位置的起点和终点可以在第一和第二位置(P1和P2)之间变化。

因为恰好在磁头16到达第一位置P1之后具有的由VCM所给予的驱动力的影响下，磁头16能够沿着第一斜坡6d上升到某一水平面，所以第一时段T1的起点可能会变化。另外，因为当磁头16停在安全区6a时在第一时段T1结束点将第一驱动电压(Vcc)再次施加到VCM的点可能发生变化，所以第一时段T1的终点可能会变化。

图4C示出了相对于图4B所图解的情形的对比情形，其中延迟了将第二驱动电压(Vhigh)施加到VCM。参考图4C，第一驱动电压(Vcc)不仅将VCM驱动到磁头16移到第一位置P1的点，而且此后(例如，在附加的(第二)时段T2)使磁头16升过第一斜坡6d。然后在第二时段T2之后由第二驱动电压(Vhigh)来驱动VCM。

图5是图解根据本发明实施例的VCM驱动方法的流程图。参考图5，当磁头卸载操作开始时，(S502)，当第一驱动电压施加到VCM之时，磁头16在第一驱动电压(Vcc)的影响下移动到第一位置P1。当磁头16移到第一位置P1时，它的运动速度可以是精确且容易控制的，如同通常所理解的那样。通过在卸载操作中将第一驱动电压(Vcc)的使用保持到该点，与其中通过大大高于Vcc的过电压来把磁头16驱动到第一位置的情况相比，大大地降低了在磁头16和斜面6之间出现偶然碰撞的风险。

如图4A所示例子所示的那样，因为斜面6的第一斜坡6d在盘12稍微之上的位置伸出，所以当悬架20的凸块20a接触并开始沿着第一斜坡6d上升时，磁头16开始与盘12分离。作为这种分离的结果，磁头16不再处于可以读取记录在盘12上的伺服数据的位置。因此，在一个实施例中，通过检测由磁头16所读取的伺服信息的丢失可以准确地判定第一位置P1的位置。在另一个实施例中，其中斜面6的第一斜坡6d位于盘12的圆周以外，通过检测盘12的外侧物理边缘或者最外围的记录磁道或者最接近盘12边缘的一些其它磁道可以准确地判定第一位置P1的位置。

响应于由磁头16所读取的伺服信息，可以确定并控制磁头16的运动速度。在一个实施例中，通过利用磁头16来对记录在伺服扇区中的磁道位置信息进行采样并且把一个采样周期的磁道位置信息与另一个采样周期的磁道位置信息进行比较，可以使用常规控制器(未示出)来确定磁头16的运动速度。例如通过对施加到VCM上的驱动电流的幅值进行调节，这种磁道位置比较信息可被用作反馈信号来控制磁头16的运动速度。

当磁头16到达第一位置P1时(S504)，它进入等待状态，在此期间，把第一驱动电压(Vcc)施加到VCM上。在等待状态期间(S504)，由于VCM所施加的驱动力，磁头16可以沿着斜面6的第一斜坡6d略微上升。在一些实施例中，不必执行等待状态中的暂停。

接着，确定第二时段T2是否已经过去(S506)。如果第二时段T2已经过去了，则所述控制方法把第二驱动电压(Vhigh)施加到VCM上(S510)；否则确定磁头16是否已经停止(S508)。例如，如果磁头16沿着斜面6的第一斜坡6d上升，那么它就不能读取记录在盘12上的伺服信息。因而，相对于与VCM有关的反电动势来确定磁头16是否停止。如果VCM的反电动势是“0”，则可以可靠地确定出磁头16已经停止。因而，如果磁头16在第二时段T2期间停止，则紧接着把第二驱动电压(Vhigh)施加到VCM上而不必等到第二时段T2的结束，以便磁头16可以沿着斜面6的第一斜坡6d上升。

然而，如上所述，如果第二时段T2已经过去了，则在第一时段T1期间由第二驱动电压(Vhigh)来驱动VCM。与第二驱动电压(Vhigh)有关的更大的驱动力使得磁头16能够沿着斜面6的第一斜坡6d上升。在第一时段T1之后，再次把第一驱动电压Vcc施加到VCM上以便可以使磁头16停放在斜面6的安全区6a中(S512)。

图6是根据本发明实施例的磁头卸载装置的方框图。参考图6，磁头卸载装置包括适于产生第二驱动电压(Vhigh)的电容器602。在一个实施例中，由HDD内的驱动电压源对电容器602进行充电以产生高于第一驱动电压(Vcc)的第二驱动电压(Vhigh)。磁头卸载装置还包括开关604，所述开关604适于选择第一驱动电压(Vcc)或第二驱动电压(Vhigh)并且把所选电压作为驱动电压源(Vvcm)提供给VCM驱动器606。磁头卸载装置还包括VCM60和适于控制磁头卸载操作的卸载控制器610。例如，响应于所接收的卸载命令，卸载控制器610可启动磁头卸载操作。当磁头卸载操作开始时，卸载控制器610通过参考伺服采样来控制通过VCM驱动器606而施加于VCM608的VCM驱动电流，以便磁头16以受到良好控制的恒定速度到达第一位置P1。

一旦磁头16到达了第一位置P1，卸载控制器610就控制开关604以便在第一时段T1期间把第二驱动电压(Vhigh)而不是第一驱动电压(Vcc)施加到VCM驱动器606上。在第二驱动电压(Vhigh)的影响下，已经到达了第一位置P1的磁头16沿着斜面6的第一斜坡6d上升。

在磁头16在到达了第一位置P1之后的第二时段T2期间进行等待的情况下，卸载控制器610例如相对于由VCM608所产生的反电动势(Vemf)来确定在第二时段T2期间磁头16是否已经停止。如果确定磁头16已经停止，则卸载控制器610控制开关604以便在第一时段T1期间立即把第二驱动电压(Vhigh)施加到VCM而不必等待第二时段T2结束。

图7是根据本发明的实施例的、利用本发明的VCM驱动方法来控制HDD的控制装置200的方框图。

参考图7，控制装置200包括经由读/写(R/W)通道电路204、读前置放大器和写驱动电路206而连接于磁头16的控制器202。在所图解的例子中，控制器202对应于图6的卸载控制器610，且可以利用常规数字信号处理器(DSP)、微处理器、或微控制器来实现。

充电电路220可被用于通过对HDD内的驱动电压源所提供的电荷进行累积来产生第二驱动电压(Vhigh)。提供开关S1以用于在第一驱动电压(Vcc)和第二驱动电压(Vhigh)之间进行选择以及把所选电压施加给VCM驱动器208。

控制器202向R/W通道电路204提供控制信号以从盘12中读取数据或者把数据写入到盘12中。控制器202还有选择地把第一驱动电压(Vcc)或由充电电路220产生的第二驱动电压(Vhigh)提供给VCM驱动器208。

信息一般从R/W通道电路204传送到主机接口电路210。主机接口电路210包括用于与诸如个人计算机(PC)之类的主机设备(未示出)接口的控制电路(未示出)。

在数据读取模式中，R/W通道电路204把磁头16提供的且由读前置放大器和写驱动电路206放大的模拟信号转换成主机设备可兼容的数字信号，并且把相应的数字信号输出到主机接口电路210。在数据写入模式中，R/W通道电路204把经由主机接口电路210接收的数据转换成盘可记录的写入电流并且把相应的写入电流输出到读前置放大器和写驱动电路206。

控制器202还连接到VCM驱动器208以便向音圈26提供驱动电流。因而，控制器202把控制信号提供给VCM驱动器208以控制VCM的激活和磁头16的运动。

控制器202还连接到诸如只读存储器(ROM)214或快闪存储器之类的非易失性存储器以及随机存取存储器(RAM)216。存储器214和216存储指令和数据，所述指令和数据由控制器202使用来执行可应用的软件程序。例如，可以把图5所图解的VCM驱动方法实现为一个或多个软件例程。

控制器202可通过利用诸如图5所图解的方法之类的磁头卸载方法来控制VCM驱动器208和开关S1而执行磁头卸载操作。鉴于上述例子，控制器202可以以受到良好控制的速度把磁头16精确地移动到接近斜面6的第一位置P1。然后，可以移动磁头16沿着第一斜坡6d上升、通过平面6c、从第二斜坡6b下降，直到它停在安全区6a中。

本发明的实施例可以完全或在部分地实现为一种控制方法、一种装置和/或一种系统。当完全地或部分地以软件来实现本发明的实施例时，可以把一个或多个功能部件实现为可执行程序代码。这种程序代码可以被存储在处理器可读记录介质中和/或利用传输介质或通信网被传送为与载波相结合的计算机数据信号。处理器可读记录介质是能够存储或传送此后可由计算机系统来读取的数据的任何数据存储器。处理器可读记录介质的例子包括电子电路、半导体存储器件、只读存储器(ROM)、快闪存储器、可擦除ROM、软盘、光盘、硬盘、光纤介质、以及RF网络。

如上所述，根据本发明的实施例，在VCM驱动方法中，通过有选择地增大施加给VCM的驱动力而提高了磁头卸载操作的可靠性。

另外，在磁头卸载方法中，因为在磁头卸载操作期间不必以非常高速率速度来移动磁头，所以能够降低由于冲击而引起的损坏磁头的可能性。

虽然已经参考其示范性实施例而详细地显示和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当理解，在不脱离如以下权利要求所定义的本发明的范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。

本申请要求于2005年12月14日提交的申请号为10-2005-0123159的韩国专利申请的权益，由此其主题通过引用方式而并入。

Claims

1.一种用于驱动音圈马达(VCM)以把磁头从盘上卸载到硬盘驱动器(HDD)中的斜面上的方法，该方法包括：

利用第一驱动电压来驱动VCM直到所述磁头移到第一位置；

在第一时段期间利用高于所述第一驱动电压的、足以使得所述磁头沿着所述斜面的第一斜坡上升的第二驱动电压来驱动VCM；以及

在所述第一时段过去之后，通过再次利用所述第一驱动电压来驱动所述VCM来把所述磁头停放在所述斜面的安全区中。

2.权利要求1的方法，还包括：

一旦所述磁头移到所述第一位置，就在第二时段的至少一部分期间进行等待。

3.权利要求2的方法，还包括：

在所述第二时段期间确定所述磁头的运动是否已经停止；以及

如果在所述第二时段期间所述磁头已经停止，则立即利用所述第二驱动电压来驱动所述VCM。

4.权利要求3的方法，其中对在所述第二时段期间所述磁头的运动是否已经停止的确定是相对于与所述VCM有关的反电动势而做出的。

5.权利要求1的方法，其中所述第一驱动电压从标准驱动电压源得到，而所述第二驱动电压从充电电路得到。

6.权利要求1的方法，其中在所述第一驱动电压影响下，所述磁头以恒定速度移动。

7.权利要求6的方法，其中所述恒定速度是相对于由所述磁头从盘中所读取的伺服信息来确定并控制的。

8.权利要求1的方法，其中所述第一位置是其中当磁头移到所述斜面上时所述磁头不能从所述盘中读出伺服信息的位置。

9.一种用于在卸载操作期间把磁头从盘上卸载到硬盘驱动器(HDD)中的斜面上的装置，该装置包括：

音圈马达(VCM)，适于移动所述磁头；

开关，用于在第一驱动电压和高于所述第一驱动电压的第二驱动电压之间进行选择，并且把所选驱动电压施加到所述VCM上；以及

卸载控制器，适于控制所述开关，以便当所述卸载操作启动时，由所述第一驱动电压来驱动所述VCM直到所述磁头移到第一位置，以及此后在第一时段期间由高于所述第一驱动电压的第二驱动电压来驱动所述VCM，

其中所述卸载控制器还适于控制所述开关，以便在所述第一时段过去之后再次由所述第一驱动电压来驱动所述VCM。

10.权利要求9的装置，其中一旦所述磁头到达所述第一位置，在利用所述第二驱动电压来驱动所述VCM之前，所述卸载控制器还适于在第二时段的至少一部分期间把所述磁头置于等待状态中。

11.权利要求10的装置，其中所述卸载控制器还适于在所述第二时段期间确定所述磁头是否已经停止，以及如果是这样的话，则立即利用所述第二驱动电压来驱动所述VCM。

12.权利要求11的装置，其中所述卸载控制器还适于在所述第二时段期间相对于与所述VCM有关的反电动势来确定所述磁头是否已经停止。

13.权利要求9的装置，其中所述第一驱动电压从标准驱动电压源得到，而所述第二驱动电压从充电电路得到。

14.权利要求9的装置，其中所述第一位置是其中当所述磁头移到斜面上时所述磁头不能从所述盘中读出伺服信息的位置。