CN1658313B - 控制自适应主轴电动机的方法及利用该方法的盘驱动器 - Google Patents

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Abstract

一种考虑最大允许消耗功率用于控制自适应主轴电动机的启动电流的方法和使用该方法的盘驱动器。该方法包括测量提供到盘驱动器的供电电压，计算在对应于在测量供电电压中测量的供电电压的最大允许功率的范围内，可以提供到主轴电动机的最大电流，以及将计算的最大电流施加到主轴电动机来启动主轴电动机。

Description

控制自适应主轴电动机的方法及利用该方法的盘驱动器
本申请要求于2004年2月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2004-0010454的优先权，该公开援引于此以供参考。
技术领域
本发明涉及一种用于控制在盘驱动器(disk drive)中使用的主轴电动机的方法及其装置，尤其涉及一种用于考虑最大允许消耗功率，从而控制自适应主轴电动机的启动电流的方法和使用该方法的盘驱动器。
背景技术
在韩国专利公告第1998-0014310中公开用于控制自适应主轴电动机的方法的典型实例，其提出了一种在盘驱动器中的主轴电动机的初始驱动或者启动时，由于电流过分消耗导致的电压下降问题的解决方法。
利用主轴电动机的盘驱动器可以包括硬盘驱动器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器等等。当电源提供到盘驱动器时，盘驱动器进入初始模式，从而驱动主轴电动机来旋转盘。盘驱动器在启动时具有高功率消耗，使得暂停的盘可以启动并旋转，从而达到理想的速度。同样地，盘驱动器用于在最大可用功率范围内向主轴电动机提供最大的电流。
然而，根据最大可用电压来限制最大可用功率，并且施加到主轴电动机的最大可用电流同样由最大可用电压限制。
例如，假设盘驱动器用于使用5V的单一电源，可允许的供电电压Vpwr为4.75V到5.25V，并且可用最大功率Pmax为5W，根据最大允许供电电压5.25V确定最大可用电流，最大可用电流Imax由等式1计算：
Imax＝Pmax/Vpwr＝5W/5.25V＝0.95A    (1)
按照从最大可用电流中减去在电路而不是电动机中使用的印刷电路板(PCB)电流的结果，确定主轴电动机的启动电流。
即使供电电压Vpwr在允许范围内降低，主轴电动机的启动电流由最大可用电压(即，5.25V)限制。因此，即使可以使用(或需要)更大的电流来启动主轴电动机，固定量的电流被施加到主轴电动机。结果，存在将主轴电动机的转速提高到理想的水平所需的时间延长的问题。
发明内容
因此，本发明一个方面提供一种用于控制自适应主轴电动机的启动的方法，通过该方法，即使提供到盘驱动器的供电电压改变，提供到主轴电动机的启动电流在最大允许消耗功率的范围内根据最佳条件改变。
在下面的说明中描述本发明额外的方面和/或优点，并且在说明中是部分显而易见的，或可以通过本发明的实践理解。
通过提供一种用于控制在盘驱动器中使用的主轴电动机的启动的方法，可以实现本发明上述和/或其他方面，该方法包括：测量提供到盘驱动器的供电电压；计算在对应于供电电压的最大允许功率的范围内，可以提供到主轴电动机的最大电流，并且将计算的最大电流施加到主轴电动机来启动主轴电动机。
通过提供一种盘驱动器，也可以实现本发明上述和/或其他方面，该盘驱动器包括：盘，用于存储信息；主轴电动机，用于旋转盘；电源电路，用于提供理想的供电电压；模/数转换器，用于将从电源电路提供的供电电压转换为数字信号；控制器，用于根据数字信号确定供电电压的值，并且计算在对应于供电电压的确定值的最大允许功率范围内，可以提供到主轴电动机的电流的最大值；和主轴驱动器，用于产生对应于由控制器计算的电流最大值的主轴电动机的启动电流来将启动电流施加到主轴电动机。
附图说明
将详细描述本发明实施例，在附图中图解了其实例，其中相同的附图标记表示相同的元件。参照附图描述实施例来说明本发明。
图1是采用本发明实施例的硬盘驱动器的俯视图；
图2是采用本发明实施例的硬盘驱动器的电路图；及
图3是显示控制根据本发明实施例的自适应主轴电动机启动的方法的流程图。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明的实施例，在附图中图解了其实例，其中相同的附图标记指代相同的元件。通过参考附图在下面描述的实施例说明本发明。
图1显示了采用本发明的硬盘驱动器的结构。硬盘驱动器10包括至少一个由主轴电动机14转动的磁盘12。硬盘驱动器10还包括放置在盘12表面附近的转换器(transducer)16。
转换器16检测并且磁化盘12的磁场，从而从盘12读取并向盘12写入信息。转换器16与盘12的表面18耦合。在图1种图解了单一的转换器16，但是实际上包括用于磁化盘12的写转换器和用于检测盘12的磁场的读转换器。读转换器由磁阻(MR)器件组成。转换器16通常称为头。
转换器16可以集成到滑动件20中。滑动件20用于形成在转换器16和盘12的表面18之间的空气轴承。滑动件20合并在附着到具有音圈26的传动臂24的头支架组件22。音圈26放置在与磁组件28相邻的地方来限定音圈电动机(VCM)30。提供到音圈26的电流产生用于相对于轴承组件32转动传动臂24的转矩。传动臂24的旋转使得转换器16在盘12的表面18上来回移动。
信息通常存储在盘12的环形轨道34中，并且每个轨道34包括多个扇区。每个扇区包括数据字段和标识字段，并且标识字段具有格雷码来标识扇区和轨道(柱面)。转换器16在盘12的表面18上来回移动来将信息从其它轨道中读出或将信息写入其它轨道。
图2显示了采用本发明实施例的硬盘驱动器的电路图。
参照图2，本发明的硬盘驱动器包括PCB组件210、电源电路220、主轴电动机230、转换器240和音圈250。硬盘驱动器和主轴电动机230对应于图1的硬盘驱动器10和主轴电动机14，然而为方便于说明，在图2中这些元件被重新编号。
PCB组件210包括分压电路210-1、模/数转换器210-2、控制器210-3、存储器210-4、主轴驱动器210-5、前置放大器210-6、读/写通道电路210-7、接口电路210-8和VCM驱动器210-9。
在存储器210-4中存储了用于控制硬盘驱动器的各种程序和数据，以及用于实现图3的流程图的程序和数据。
前置放大器210-6包括放大电路，用于放大由转换器240检测的信号；读电流控制电路，用于将最佳读电流提供到转换器240；和写电流控制电路，用于提供写电流。
电源电路220输入交流(AC)电，并且整流AC电来产生硬盘驱动器所需的直流(DC)电。
首先，将描述硬盘驱动器的一般操作。
在数据读取模式中，硬盘驱动器放大由转换器240(称为头)从盘中检测的电信号。写/读通到电路210-7将放大的模拟信号编码为可以由主机设备(未示出)解码的数字信号，并且将编码的信号转换为数据流来将转换的信号通过接口电路210-8发送到主机设备。
在数据写入模式中，硬盘驱动器通过接口电路210-8接收数据，将接收的数据转换为与使用写/读通道电路210-7的记录通道兼容的二进制数据流，从而将由前置放大器210-6放大的写入电流通过转换器240写入盘。
控制器210-3通常控制硬盘驱动器来分析通过接口电路210-8接收的命令，然后实现指定的命令。控制器210-3还连接到VCM驱动器210-9来将驱动电流提供到音圈250，从而施加控制信号到VCM驱动器210-9来控制VCM的激磁和转换器240的移动。
如果供电电压Vpwr提供到PCB组件210，则供电电压Vpwr由分压电路210-1分压，并且由模/数转换器210-2转换为数字信号来将数字信号施加到控制器210-3。电压电路210-1可以排除在外。
在启动主轴电动机230之前，控制器210-3根据转换为数字信号的供电电压确定供电电压的值。可以在根据供电电压的确定值计算最大允许功率范围内的提供到主轴电动机230的最大值电流。
首先，在启动主轴电动机之前，根据供电电压的确定值计算用于PCB组件210的总PCB电流Ipcb。
从其中预先监测和存储的关于恒定单位的供电电压变化的PCB电流的表中，可以计算PCB电流Ipcb。另外，其也可以从试验性计算的供电电压-PCB电流曲线图中大致计算的供电电压的函数中计算出。
当施加电力时，硬盘驱动器的功率消耗P由等式2表示：
P＝Ipcb×Vpwr+Ispm×Vpwr≤Pmax    (2)
在等式2中，当进行供电时，功率消耗P应该等于或小于最大允许功率Pmax。Ispm代表主轴电动机的启动电流。
Ispm≤(Pmax-Ipcb×Vpwr)/Vpwr    (3)
然后，计算满足等式3的最大电流Ispm来获得将要提供到主轴电动机230的最大电流的值。
主轴驱动器210-5产生用于主轴电动机的启动电流，其中该电流对应于由控制器210-3计算的最大电流值，以将启动电流施加到主轴电动机230，从而启动主轴电动机。
将参照流程图3描述控制根据本发明实施里的自适应主轴电动机的启动的方法。
当向硬盘驱动器供电时，在主轴电动机230启动前确定从电源电路220施加的供电电压Vpwr(S301)。
在主轴电动机230启动前，确定用于PCB组件210的完整PCB电流Ipcb(S302)。
在关于供电电压变化的恒定单位或增量预先检测并且存储PCB电流的情况下，可以根据表来确定PCB电流Ipcb。另外，也可以从试验性计算的供电电压-PCB电流曲线图中大致计算的供电电压的函数中计算出PCB电流。
然后，从等式3中确定主轴电动机的最大可用启动电流Ismp(max)(S303)。
对应于从步骤S303中获得的Ismp(max)的电流通过主轴驱动器210-5施加到主轴电动机230来启动主轴电动机230。
使用以上方法，如果用于硬盘驱动器的电压小于最大可用电压，主轴电动机可以使用更大的启动电流。如果主轴电动机的启动电流增加，主轴电动机的转矩可以增加，从而缩短主轴电动机的转速达到理想水平所需的时间。
由于现有盘驱动器使用无刷电动机作为主轴电动机，因此没有利用单独的旋转检测传感器。同样地，当起动主轴电动机时，通过在适当的时间间隔激励主轴电动机，主轴电动机的转速增加到计数器电动势可测速度。如果通过上述步骤，主轴电动机的转速没有增加到计数器电动势可测速度，重复上述处理。主轴电动机的转速达到理想水平的时间延长。因此，根据本发明实施例，主轴电动机的启动电流可以在最大允许消耗功率的范围内最大化，这可以降低上述重复步骤的概率。
如上所述，根据本发明实施例，考虑盘驱动器的最大允许消耗功率，根据提供来启动主轴电动机的供电电压，计算主轴电动机的最大允许启动电流，从而缩短主轴电动机的转速达到理想水平所需的时间。
本发明实施例可以通过方法、装置、系统等实现。如果由软件实现，则使用用于执行必要操作的代码段。程序或代码段可以存储在处理器可读介质中，或可以通过与载波合并的计算机数据信号经由发送介质或通信网络发送。处理器可读介质包括任意的能够存储或发送信息的介质。处理器可读介质的实例是电子电路、半导体存储设备、ROM、快速可擦写存储器、可擦写ROM、软盘、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)网络等。计算机数据信号包括任意信号，其可通过发送介质发送，该介质诸如电子网络信道、光纤、空气、电磁场、RF网络等。
尽管已参照本发明的确定优选实例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员可理解的是，可在不背离由所附权利要求书限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式和细节上的修改。

Claims (18)

1.一种用于控制在盘驱动器中使用的主轴电动机的启动方法，该方法包括：
测量提供到盘驱动器的供电电压；
计算在对应于测量的供电电压的最大允许功率的范围内，可以提供到主轴电动机的最大电流；及
将计算的最大电流施加到主轴电动机来启动主轴电动机，
其中计算最大电流包括：
从测量的供电电压计算由盘驱动器而不是主轴电动机消耗的印刷电路板PCB功率消耗值；及
确定主轴电动机的启动电流值，包括将通过从最大允许功率中减去PCB功率消耗的值而获得的值除以测量的供电电压。
2.如权利要求1所述的方法，其中计算PCB功率消耗包括：
从测量的供电电压中计算提供到盘驱动器而不是主轴电动机的PCB电流；及
通过将计算的PCB电流与测量的供电电压相乘，计算PCB功率消耗的值。
3.如权利要求2所述的方法，其中计算PCB电流包括：
根据其中预先检测并存储了关于恒定单位的供电电压变化的PCB电流的表，确定PCB电流。
4.如权利要求2所述的方法，其中计算PCB电流包括：
从供电电压-PCB电流曲线图中计算的供电电压的函数中确定PCB电流。
5.一种盘驱动器，包括：
盘，用于存储信息；
主轴电动机，用于旋转盘；
电源电路，用于提供理想的供电电压；
模/数转换器，用于将从电源电路提供的供电电压转换为数字信号；
控制器，用于根据数字信号确定供电电压的值，并且计算在对应于供电电压的确定值的允许功率范围内，可以提供到主轴电动机的电流的最大值；及
主轴驱动器，用于产生对应于由控制器计算的电流最大值的主轴电动机的启动电流来将启动电流施加到主轴电动机，
其中所述控制器从确定的供电电压计算由控制器使用的印刷电路板PCB功率消耗的值，并且将从最大允许功率中减去PCB功率消耗值而获得的值除以确定的供电电压值而得出的值确定为将要提供到主轴电动机的最大电流值。
6.如权利要求5所述的盘驱动器，还包括电源电路和模/数转换器之间的分压电路。
7.如权利要求5所述的盘驱动器，其中从确定的供电电压中计算提供到控制器的PCB电流，并且通过将PCB电流与确定的供电电压相乘，从而计算出PCB功率消耗。
8.如权利要求7所述的盘驱动器，其中根据其中存储了关于恒定单位的供电电压变化的预先检测的PCB电流的表，确定PCB电流。
9.如权利要求7所述的盘驱动器，其中从供电电压-PCB电流曲线图中大致计算的供电电压的函数确定PCB电流。
10.一种用于控制在装置中使用的电动机来从光存储介质读取数据或将数据写入光存储介质的方法，该方法包括：
确定提供到装置的电压；及
根据确定的电压确定将要提供到电动机的最大电流，
其中确定最大电流包括确定最大电流时，使得满足
Ispm≤(Pmax-Ipcb×Vpwr)/Vpwr
其中：
Ispm是将要提供到电动机的最大电流，
Pmax是装置的最大可用功率，
Ipcb是该装置的印刷电路板PCB组件而不是电动机中使用的总PCB电流，及
Vpwr是确定的电压。
11.如权利要求10所述的方法，其中确定最大电流还包括使用小于装置的最大允许电压的值Vpwr确定最大电流。
12.如权利要求10所述的方法，还包括：
根据确定的最大电流启动电动机，包括将确定的最大电流经由主轴驱动器施加到电动机。
13.如权利要求10所述的方法，还包括：
根据其中预先检测并存储了关于恒定单位的供电电压变化的Ipcb的表，确定Ipcb。
14.如权利要求10所述的方法，还包括：
根据Ipcb-供电电压的确定函数来确定Ipcb。
15.如权利要求12所述的方法，其中启动电动机还包括：
在确定最大电流后启动电动机。
16.如权利要求10所述的方法，其中电动机是无刷电动机。
17.如权利要求10所述的方法，其中电动机是主轴电动机。
18.一种驱动盘的装置，包括：
电动机，用于转动盘；及
控制器，用于根据最大允许功率和提供到装置的电压确定值，计算提供到电动机的电流的最大值，
其中所述控制器从电压确定值计算由控制器使用的印刷电路板PCB功率消耗的值，并且将从最大允许功率中减去PCB功率消耗值而获得的值除以该电压确定值而得出的值确定为最大电流值。
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