CN1661895A - 与多个外部电源电压热插兼容的可移动硬盘驱动器 - Google Patents

与多个外部电源电压热插兼容的可移动硬盘驱动器 Download PDF

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Abstract

一种硬盘驱动器(HDD)中的电路，通常在加电时感测电源电压，并且按照HDD的设计要求来施加适当的直流到直流转换(通过、降压或升压调节)。

Description

与多个外部电源电压热插兼容的可移动硬盘驱动器
技术领域
本发明一般地涉及被并入到较大系统中并且依赖于来自另一个系统部件的电源的功率的器件或模块。本发明更具体地涉及用于向这样的器件或模块提供电源的技术。大部分讨论集中在依赖于来自主机的电源的硬盘驱动器(HDD)的示例。
背景技术
虽然HDD在容量、性能和价格上不断地改进，但是它们仍然代表系统成本的重要部分，因此可以期望在与先前使用HDD的系统不同的系统中重新使用HDD。例如，当计算机系统已经由于一个或另一个原因而变得不可用时，所述系统的HDD可以在不同台式系统中的备用驱动器架中或在用作外部驱动器的封装体内有用。
不幸的是，随着HDD技术发展，已经出现了不同的形状因数(form factor)，并且从一个系统移除的HDD可能不容易适合于另一个系统中。如果HDD对于期望的目标驱动器架太大，则唯一的手段是将HDD置于外部封装体中。但是已经出现用于HDD太小的情况的解决方案。例如，一种现有的解决方案使用驱动器载体来将小形状因数适配到较大的驱动器架。
如果由新主机提供的电压与HDD需要的那些不同，则可能产生另外的问题。例如，经常设计移动驱动器来仅仅通过单个的外部5伏特电源来工作。但是，在一些出现的应用中，小形状因数服务器驱动器可以使用用于电路的5伏特和用于马达控制的12伏特或单个外部12伏特电源。这个问题已经被电源适配器解决，所述电源适配器提供一个或多个直流到直流的转换器或调压器以将电压升压或降压。
在此，HDD的重新使用变得不经济，因为独立的封装体或驱动器载体和电压适配器的成本可能超过具有适当的形状因数和电压要求的可比较的或更好的新HDD。旧HDD的目的地现在变为县里垃圾掩埋地。
发明内容
在本发明的一个方面，一种电路感测输入的电源电压，并且提供期望的输出电压。所述电路包括电压感测电路、控制电路和切换元件。所述电压感测电路被配置来至少在预定时间(诸如加电时)感测输入电源电压的值，并且根据所感测的电源电压来提供电压指示信号。所述控制电路响应于电压指示信号，并且产生被施加到切换元件的控制端的控制信号。所述控制信号对于如此感测的电源电压的不同的第一值和第二值是不同的。对于如此感测的电源电压的第一值，与期望的输出电压不同，控制信号的形式是用于切换所述切换元件的脉冲串。所述切换元件最好是提供期望的输出电压的直流到直流转换电路的部件。所述电路可以包括附加的切换元件，它可以是附加的直流到直流转换电路的部件，或可以形成可控制的通过路径。所述期望的输出电压可以用于对硬盘驱动器中的逻辑电路和马达供电。在一个实施例中，电压连接器是两个引线的连接器，它可以连接到不同的输入电源电压或宽范围改变的输入电源电压。
在本发明的另一个方面，一种用于对硬盘驱动器供电的电路包括电压感测电路、至少一个直流到直流转换电路和控制电路。所述电压感测电路被配置来至少在预定时间感测在输入节点的电源电压，并且根据所感测的电源电压来提供电压指示信号。所述直流到直流转换电路连接到输入节点和输出节点，并且可以将如此感测的电源电压转换为不同的期望输出电压，并且在输出节点上提供不同的电压。所述控制电路被耦接到电压感测电路和直流到直流转换电路，并且根据如此感测的电源电压来控制直流到直流转换电路。
在本发明的另一个方面，一种用于对硬盘驱动器供电的电路包括电压感测电路、至少一个直流到直流转换电路、在输入节点和输出节点之间的可切换通过路径和与所述电压感测电路、直流到直流转换电路、可切换通过路径耦接的控制电路。所述电压感测电路被配置来至少在预定时间感测在输入节点的电源电压，并且根据如此感测的所述电源电压来提供电压指示信号。所述直流到直流转换电路连接到输入节点和输出节点，并且可以将如此感测的电源电压转换为不同的期望输出电压，并且在输出节点上提供不同的电压。
控制电路耦接到所述电压感测电路、直流到直流转换电路、可切换通过路径，并且以下列方式来控制直流到直流转换电路和可切换通过路径。当电压指示信号指示电源电压与期望的输出电压不同时，控制电路使得直流到直流转换电路能够在输出节点上提供不同的电压，并且防止所述通过路径将所述电源电压传送到输出节点。当电压指示信号指示电源电压等于期望的输出电压时，控制电路防止直流到直流转换电路在输出节点上提供不同的电压，并且使得所述通过路径可以向输出节点传送所述电源电压。
通过参照说明书的剩余部分和附图，可以进一步地实现对本发明的特性和优点的进一步理解。
附图说明
图1A是用于从主机系统加电和控制硬盘驱动器(HDD)的传统系统的方框图；
图1B提供了示出可以用于将主机电源连接到HDD的三个现有技术的连接器的示意图；
图2A是示出在本发明的实施例中如何在另外的传统HDD中使用自配置功率系统的方框图；
图2B是示出可以结合本发明的一个或多个实施例而使用的连接器的示意图；
图3A和3B是可配置的电源的第一实施例的电路示意图；
图4A和4B是可配置的电源的第二实施例的电路示意图；
图5A是可配置的电源的第三实施例的电路示意图；
图5B是示出图5A的实施例的输入电源电压和输出电源电压的各种组合的控制信号的表；
图6A是可配置的电源的第四实施例的电路示意图；和
图6B是示出图6A的实施例的输入电源电压和输出电源电压的各种组合的控制信号的表。
具体实施方式
本发明可以具体应用到从主机电源向硬盘驱动器(HDD)加电，但是也可以用于其它情况，诸如其它类型的盘驱动器(例如具有诸如CD和DVD驱动器的可移除介质)。本发明也可以用于被并入到系统中并且依赖于来自其它系统部件的电源的其它器件或模块。
传统HDD系统的结构
图1A是传统的硬盘驱动器(HDD)10和主机系统12的方框图。在HDD的中心是包括被主轴马达20旋转驱动的一个或多个盘15(也称为母板；仅仅示出了一个盘)的机构。盘15在一面或双面上涂敷了磁性材料，用于在多个同心轨道上存储用户数据和位置信息。数据通过读写头25(简称为头25)被写入到和读出自盘15的给定的一面，头25被头马达30沿着径向往复驱动。(更精确而言，头马达30通常实现旋转运动，以便沿着一般相对于盘为径向的弓形路径被驱动)。多数现代的HDD(除了极小的)具有多个盘，因此具有对应的多个头(每个盘每面一个头)，它们通常一致地移动。一些HDD也在每个盘的每个面上具有多个头。
CPU 32(被示出为具有相关联的存储器并且被表示为单个块)提供了对HDD的整体数据处理控制。CPU 32与马达控制电路35、HDD接口控制器37和数据通道40通信。通信路径被示意地示出为在总线42上发生，但是这仅仅是为了表示。一些通信路径可以是按照适合于环境的协议的点到点。CPU可以包括微处理器或微控制器、组合逻辑或其组合。所述块也可以包括一个和多个DSP等，用于编码和解码数据。虽然CPU和存储器被示出为单个块，但是应当明白可以分布CPU功能，并且通过在HDD中的其它元件来执行特定的任务。
马达控制电路35通常包括伺服和马达驱动器，并且负责在盘15上的期望位置定位头25和用于将旋转速度保持在指定的限制内。HDD的机械元件和主轴和头马达提供反馈信号。因此，在马达控制电路35和马达20和30之间的通信链路被示出为双向链路，用于指示信号正在流向马达，并且反馈信号正在流回。其中产生控制信号以将头驱动到正确轨道和将盘旋转到正确扇区的具体方式不是本发明的一部分，将不进一步说明。
数据通道40负责将表示来自存储器的数据的数字信号转换为使得头25实际向盘15写入数据的信号，并且也负责将由头在读取操作期间拾取的模拟信号转换为可以被存储在存储器中的数字格式。所述数据通道也负责将这个数据写入到存储器，并且从存储器读取数据。HDD接口控制器37负责与在主机系统12中的主机接口控制器45通信。接口协议可以是任何适当的协议，ATA、IEEE 1394(火线)、SSA、SCSI、USB和光纤通道是可以使用的总线的一些示例。
主机电源47通过连接器48向HDD 10提供一个或多个标称固定的电源电压(称为Vcc)(通常是5伏特和/或12伏特)。为了管理和分布这个电源，HDD 10包括一个或多个调压器和/或直流到直流转换器(DDC)，它们被示意地示出为DDC/调压器块50。构成块50的元件提供由上述电路和马达要求的一个或多个电压Vout。这些电压可以并且经常与由主机电源47提供的电压不同。可以从Vcc得到的一些代表性电压是：用于存储器和输入/输出电路的3.3伏特；用于存储器、输入/输出电路、核心逻辑和ASIC的2.5伏特；依赖于在HDD 10中的特定CMOS电路的1.2伏特、1.5伏特或1.8伏特；用于差分预放大器的±5伏特；用于单端预放大器的8伏特或10伏特；所述列表继续。
在此，注意在与被应用到将一个直流电压改变为另一个直流电压的器件的术语相关联的现有技术领域中缺少一致性。对于一些而言，术语“直流到直流转换器”要求发生一些种类的转换。术语“转换调节器”因此是同步的，而术语“调压器”被当作一般的，以便包括转换和非转换调节器。对于另一些而言，术语“调压器”表示非转换或线性调节器，术语“调压器”和“直流到直流转换器”是互斥的。为了避免混淆，应当在最广义的含义上使用在本申请中使用的术语“直流到直流转换电路”，以包括将一个直流电压转换为另一个的任何器件，而不论它是否必然伴有转换操作。
电源监控器52监控各种电源电压，将它们与一个或多个参考电压相比较，并且提供被传送到各种其它电路的一个或多个输出信号—称为PowerGood信号。所述PowerGood信号指定电源电压Vout是否在可接受的限制内。如果它们是，则允许一组操作；如果电源电压在可接受的限制外，则允许或也需强制不同的一组操作。现有技术盘驱动器电源管理电路的一个特征是：当由于盘驱动器的电源有意关闭或由于突然的电源故障而导致电源丢失时，能够安全地将盘头25定位远离盘15的有效区域。
HDD所需要的电压通过在HDD电路板上使用的具体电路技术来确定，并且可能随着电路技术的演化而改变。但是，具体要求的电压被先验地知道，并且在设计DDC/调压器块50和电源监控器52中被考虑。
图1B示出了三种传统的连接器，它们被指定为48a、48b和48c，具有在现有技术系统中典型的引线布置。连接器48a用于在许多个人计算机和服务器中可以发现的标准的两电压(12伏特和5伏特)HDD电源连接。连接器48b用于在许多便携式和移动器件中可以发现的标准一电压(5伏特)HDD电源连接。这个连接经常被集成到总线连接中。连接器48c用于被建议用于服务器的一电压(12伏特)小形状因数HDD电源连接，也被集成到总线连接中。
自配置电源系统概述
图2A是示出其中本发明的实施例可以用于被指定为10’的HDD内的方式的方框图，因为所述HDD不同与图1A的HDD 10。对应于图1A的那些的元件将使用相同的附图标号。因为本发明涉及用于管理被提供到HDD的电源的技术，因此仅仅说明HDD电路的相关部分。而且，所述附图示出了与具有主机电源47的主机12通信的HDD 10’，从所述主机电源47，HDD通过连接器48’接收电源。主机可以是计算机、驱动器封装体或预期向HDD 10’提供电源的任何系统或子系统。
在一个方面，本发明允许HDD 10’获得用于其操作的电源，而不限于来自主机电源47的单个电源电压。通过说明，服务器和企业系统通常提供5伏特和12伏特(12伏特仅仅正在得到使用)，便携计算机和其它便携主机通常提供5伏特，个人计算机通常提供5伏特和12伏特。在一些实施例中，自配置电源系统55感测在电压提供节点57上的电压电平Vcc(即来自主机电源的电压)，确定所需要的电源电压，并且执行电压转换以在电压提供节点60上提供所需要的电压电平Vcc’。
自配置电源系统55包括输入电源传感器62和可配置的电源电压65。一般对应于图1A中的电源电压监控器52的电源电压监控器被示出为自配置电源系统55的一部分，因为在一些实施例中，它执行对于由现有技术的电源监控器执行的那些功能的附加功能。但是，一些实施例可能依赖于预先存在的电源监控，而不是提供独立的电源监控。
在加电时，输入电源传感器62确定来自主机电源的电压，并且向可配置的电源65提供一个或多个相关的电压指示信号。输入电压传感器62可以包括一组电压参考源(例如地、带隙或另一个已知值)。所感测的电压(或一个或多个其定标(scaled)版本)与一个或多个所述电压参考相比较。定标电压可以由在所感测电压和诸如地、带隙、或另一个已知值的参考之间的电阻分压器提供。比较器输出提供PowerGood信号，用于表示所感测电压是否大于Vcc的可能预期值之一的给定门限值。可以使用数模转换器来实现更灵活的感测，以提供相对于其来比较电源电压的参考电压。折中是复杂性和初始化时间。这样的电压感测技术是本领域内的技术人员公知的，不进一步说明。
可配置电源65从输入电源传感器62接收电压指示信号，并且使用这个信息以及其它可能的信息来当Vcc和HDD的功能需要时执行必要的电压转换(通过、降压或升压调节)。可配置电源65也被示出为与电源监控器52和总线42双向通信。这些通信路径对于以其较广方面实现本发明不是必要的，在一些实施例中，通过这些链路之一的通信可以仅仅在一个方向或另一个方向。下面说明这些可能的一些。
附图也示出了可能的附加DDC和/或调压器以识别下述：HDD可能在自配置电源系统55中需要多于由可配置电源65提供的电压Vcc’。可能需要如上所述的一些可能的附加电压，并且通过电源监控器52来监控它们的有效生。
例如，根据系统和物理设计限制(与磁、电流限制等相关联)，优选的是从5伏特调整到1.2伏特而不是直接从12伏特向下调节。因此，可以选择内部直流到直流转换电路来从另一个内部产生的电压运行。这通常包括成本、大小/空间/体积、功耗和效率折中。
图2B示出了适合于本发明的一个或多个实施例的连接器48’的实现方式。虽然本发明不限于任何特定类型的连接器，但是本发明的一个优选实施例使用与12伏特和5伏特系统兼容的公共的、单个双引线外部电源连接。其它实施例是可能的，但是会增加复杂性。虽然到HDD的电源连接和到HDD的主机接口控制器总线连接被示出为独立的连接，但是这是不必要的。通过采用对于电源的通用双引线连接，一些实施例可以使用用于电源的在总线上的两个引线。
可配置电源的特定实施例
在这个部分中，对于其中电源电压Vcc可以是5伏特或12伏特的特定示例说明可配置电源65的四个实施例。将使用对应于图2A的那些的附图标号，但是将使用字母数字下标来区分不同的实施例。
图3A和3B是按照本发明的第一实施例的可配置电源65a的电路示意图。在这个实施例中，系统自动感测在电压提供节点57上的电源电压Vcc是否是12伏特或5伏特，并且在输出电压节点60a上提供调节的5伏特输出。可配置电源包括电源控制电路80和消除(buck)转换器85。除了提供5伏特输出—如果这是特定的设计所期望的—之外，基本上没有事物防止Vcc通过。
电源控制电路被示出为在被标记为In1和In2的相应的第一和第二输入处接收来自电源电压节点57的电压电平Vcc和来自电压提供节点60a的Vcc’。所述连接被示出为通过两个S型横截线断开，以作为连接可以是直接或间接的的可能的程式化表示如下。到电源的间接连接是通过独立的实体—诸如图2所示的输入电源传感器62和电源监控器52-来执行输入电源感测和电源监控功能。或者，到电压节点的连接可以是直接的，可以通过电源控制电路80来执行电压感测和监控。注意，电源控制电路80需要电源，并且这可以来自至少Vcc，并且可能也来自Vcc’。
消除转换器85包括转换元件，诸如晶体管Q1、二极管D1(可以是肖特基二极管或用于降低二极管导通损耗的与Q1同步工作的另一个晶体管)、电感器L1和电容器C1。所述晶体管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且被如此图解。但是，这仅仅是可能的转换元件(例如JFET、双极性晶体管、BiCMOS晶体管、IGBT)的单个示例。为了方便，在这个实施例中的转换元件以及在下述的实施例中的转换元件将被称为晶体管。电源控制电路80的输出端Out1耦接到晶体管Q1的栅极。消除转换器的剩余部分包括电感器和电容器，它们串联在晶体管Q1的源极和地之间，并且在所述源极和地之间反向偏置所述二极管。
图3A示出了Vcc被确定为12伏特的情况。在这种情况下，电源控制电路80使用方波驱动其输出端Out1，以产生通过二极管D1的波形，其平均值大约是期望的输出电压，在这种情况下是5伏特，并且被提供作为在电压提供节点60a上的输出。当Q2截止时，电感器电流通过作为续流二极管的二极管D1而循环。因为电感器L1的要求值大致与转换频率成反比，因此最好有较高的转换频率(例如100kHz或更大)。晶体管的体二极管总是被反向偏置，并且不导通。
图3B示出了当Vcc被确定为5伏特的情况。在这种情况下，电源控制电路80在其输出端Out1上提供输出，它保持Q1导通。因此，所述晶体管作为通过晶体管，5伏特被提供作为在电压提供节点60a上的输出。或者，如果确定期望的电压是除了5伏特之外的，例如3.3伏特，则电源控制电路将以具有占空因数的方波来驱动输出端，所述方波将5伏特降为3.3伏特。
虽然这个实施例使用转换调节器，即消除转换器，但是也可以使用线性调节器来实现降压。转换调节器比线性调节器成本更大，主要因为二极管和电感器的成本，但是其特征在于低功耗。对于其中电池寿命不是问题的台式系统，可以在一些情况下保证成本节省。如果使用线性调节器，则可以提供独立的旁路路径。如果电源控制电路被设计来保持晶体管Q1工作在线性区域中而不是接通或截止，则不需要旁路路径。然后，可以允许晶体管饱和。在那种情况下，不需要二极管D1和电感器L1，并且将控制晶体管来按照需要调节或饱和。
电源控制电路80通常包括使用误差放大器(具有补偿)或比较器的电压控制环，用于通常通过缓冲器或栅极驱动器电路来驱动调节晶体管。如果需要的话，这可以使用电平移位器来实现，以建立适当的电压。
图4A和4B是按照本发明第二实施例的可配置电源65b的电路示意图。在这个实施例中，需要可配置电源在电压提供节点60b上提供12伏特的输出，而不论在电压提供节点57的电压是否是5伏特或12伏特。所述可配置电源包括电源控制电路95、升压电路100和用于提供旁路路径的一个或多个附加元件。电源控制电路通过在一对输出端Out2和Out3提供适当的信号来控制所述升压电路和附加元件。而且，除了提供12伏特输出外(如果这是特定的设计所期望的)，基本上没有事物防止使Vcc通过。
升压电路100包括晶体管Q2、二极管D2、电感器L2和电容器C2。所述附加元件包括晶体管Q3。电感器L2、二极管D2和电容器C2串联在电压提供节点57(Vcc)和地之间，电压提供节点60b(Vcc’)位于二极管D2和电容器D2之间。晶体管Q2的漏极连接到在电感器L2和二极管D2之间的节点，并且源极接地。输出端Out2连接到晶体管Q2的栅极。晶体管Q3的源极和漏极与二极管D2并联，并且输出端Out3连接到晶体管Q3的栅极。应当注意，也可以以电容器取代电感器来建立升压调节器，使得所述特定的实现方式是例证的。
图4A示出了在电压提供节点57(Vcc)的电压被确定为5伏特的情况。在这种情况下，电源控制电路95驱动其输出端Out2，它连接到以方波接通的晶体管Q2的栅极。所述电源控制电路也在其输出端Out3提供输出，它在升压操作期间将晶体管Q3保持截止。升压操作的结果是在电压提供节点60b的期望的12伏特。或者，晶体管Q3可以与晶体管Q2同步地运行，而不用通过二极管D2来将电容器C2充电。
图4B示出了在电压提供节点57的电压被确定为12伏特的情况。在这种情况下，电源控制电路95在其输出端Out2提供用于保持晶体管Q2截止的输出，并且在其输出端Out3提供用于保持晶体管Q3导通的输出，以将晶体管Q3作为通过晶体管，并且在电压提供节点60b上提供12伏特的Vcc电平。
像在图3A和3B的电源控制电路80中那样，电源控制电路95具有输入端In1和In2，用于接收表示在电压提供节点57(Vcc)和输出电压节点60b(Vcc’)的电压的状态的信号。如在图3A和3B中所示，这些以程式化的表示被示出，用于示出连接可能是直接或间接的可能。
图5A是用于在一对输出节点60a和60b提供5伏特和12伏特输出的可配置电源65c的第三实施例的电路示意图。注意，与图3A-3B和4A-4B中的输出电压节点使用相同的附图标号，因为这个实施例包括图3A和3B的消除转换器和图4A和4B的升压转换器。具体地，可配置电源65c包括电源控制电路110，它具有输出端Out1，用于控制对应于图3A的消除转换器85的消除转换器，并且具有一组输出Out2和Out3，用于控制对应于图4A和4B所示的升压转换器100和其它元件的升压转换器和其它元件。
图5B是示出一些可能组的控制信号的表格，所述可能组的控制信号可以用于使用图5A所示的可配置电源65c来提供输入和输出电源电压的组合。这图解了所述电路可以被配置来在两个Vcc’输出节点提供例如5伏特的可能。而且，在一些配置中，所述电路可以在不同的Vcc’输出节点提供不同的转换电压，例如将在Vcc的5伏特步进到输出节点60b的12伏特，同时将所述5伏特递减到在输出节点60a的较低电压，例如3.3伏特。类似地，甚至当发现Vcc是12伏特时，也可以配置所述电路来提供升压。例如，24伏特的电压可以提供更多的电枢转矩。
图6A是可配置电源65d的第四实施例的电路示意图。这个实施例用于将单个电源电压Vcc调高或调低到单个输出电压Vcc’。其重要性是它可能允许主机提供有大摆动的未调节电源电压，同时向HDD提供稳定和更有益的调节输出电压。这个实施例包括电源控制电路120，它像在图5A的实施例中那样一般控制三个晶体管Q1、Q2和Q3，并且控制选用的第四晶体管Q4。这个实施例与图5A的不同在于：虽然它包括提供了用于下转换的开关晶体管Q1和用于上转换的开关晶体管Q2，但是所述电路共享电感器L2和电容器C2。
这个实施例也包括在Vcc和地之间的路径上的选用的电流感测电阻器Rs。这个电阻器提供了由与电流无关地将Vcc’强制到期望的输出值的电源控制电路120中的环使用的信号。晶体管Q4在下转换期间与晶体管Q1合作。即，在二极管D1的回扫恢复期间，可以使用Q4来提高效率。当在没有晶体管Q4的情况下、二极管D1提供再循环路径时，不要求如此，虽然有可能较高的电压下降。
晶体管Q4将截止以升高输出电压。在那个升高情况下，选用的晶体管Q3可以以互补的形式被转换到Q2，以降低在升压转换期间在二极管D2中否则出现的损耗。因此，当Q3或Q4在所述表格中被声明为“截止”时，这将等同于选择不使用它们的选项。同样，在它们在所述表格中被声明为“开关”时，选择使用它们的选项，并且它们以这样的方式开关以便：[对于降压：(当晶体管Q1导通时，晶体管Q4截止)，并且(当晶体管Q1截止时，晶体管Q4导通)]，[对于升压：(当晶体管Q2导通时，晶体管Q3截止)，并且(当晶体管Q2截止时，晶体管Q3导通)]。最后，晶体管Q3可以在降压期间替代二极管D2，并且降低相对于二极管D2的电压降。这是为什么所述表格在那些情况下将Q3示出为“导通”(假设其存在)。
图6B是示出一些可能组的控制信号的表格，所述这些可能组的控制信号用于图6A的实施例的输入电源电压和输出电源电压的各种组合。所述表格的第一行示出了当确定Vcc＜Vcc’-指示需要上变换—时所述电路的操作。所述表格的第二行示出了当确定Vcc＝Vcc’-指示不需要下变换也不需要上变换—时所述电路的操作。所述表格的第三行示出了当确定Vcc＞Vcc’-指示需要下变换—时所述电路的操作。
附加的配置和控制方面
本发明的各种实施例能够提供一个或多个优点，但是不要求给定的实施例提供所有可能的优点或甚至它提供可能由其它实施例提供的任何优点。本发明的一些实施例可以提供灵活性，但是其它实施例可以被限制。例如，可以配置多个实施例来限制用于仅仅升压(将设计用于移动应用的驱动器插入较大的主机机器内)或仅仅降压应用(将设计用于较大系统的驱动器插入移动主机机器内)。在一些实施例中，在HDD上的电压产生和/或分布的灵活性可以节省主机系统电压产生和/或分布成本。例如，可以设计一个实施例来接受“未调节的”Vcc电压(例如12伏特±30％)，并且通过适当地调整其Vcc’电压而仍然可靠地执行。
如上结合图2所述，可配置电源65和电源监控器52可以与其它的机载(onboard)逻辑和主机通信。虽然这对于许多实施例不必要，但是可以通过附加的操作来实现HDD的附加功能和改进的性能。
例如，可以在一定程度上根据由输入电压传感器62确定的可用电源电压来重新配置在马达控制电路中的随机访问伺服。这允许性能优化适合较宽范围应用的功耗规格。可以以访问时间的花费来将寻找功率降低，以节省5伏特的电池功率，或者可以以用于性能应用的较高消耗来提高寻找功率。
而且，因为当前的磁记录技术禁止大的旋转速度改变，因此可以将主轴马达控制保持到所需要的规格。主轴马达控制的一个益处是可以从移动向台式或服务器应用扩展相同的机电系统，因为较高的可用电压允许对应的RPM提高。相反，可以仅仅通过以可能由较低的可用电源电压导致的较低的速度旋转高性能的HDD，来在移动应用中使用它。这仅仅要求马达控制器技术支持预期的电源条件的范围。
在HDD中驻留的固件可以被编程，以按照产品的设计参数来配置电源感测。而且，可以对于主机系统定义任意的命令组以在初始化后使用。这些命令使得主机系统可以向驱动器做出某些配置请求。一个示例是保存移动应用的功率或最大化性能—如果这对主机是优先的。
5伏特和12伏特电源的使用主要用作一个示例来匹配最普通的现有外部HDD电源电压。根据上述的可配置电压调节，有可能产生不同的所需要电压。例如，图5A的实施例可以被配置来向Vcc’(2)通过输入的5伏特电源，或将所述5伏特提高到12伏特，并且也调节5伏特以向Vcc’(2)提供不同的较低电压，例如3.3伏特。因此，可以当技术需要时按比例缩小核心逻辑电压，并且可以如给定的应用所期望的，独立地设置马达电源电压。可以通过建立控制节点、与芯片上带隙参考结合工作的电阻器分压器网络和数字控制寄存器来建立这样的控制。
结论
总之，可以看出本发明的实施例允许HDD在较宽范围的应用中工作。例如，通过使得小品质因数HDD与单个12伏特和/或5伏特外部电源一致，驱动器可以在台式、移动和/或汽车或其它系统中具有灵活性和便携性地在直流电源分布方案之间工作。另一种可能的益处是当形状因数继续缩小时，可以通过越来越公共的一组电子设备来支持较大数量的机械设计，这可以提供用于HDD电路板的附加的规模经济。
虽然上述是本发明的特定实施例的完整说明，但是上述的说明不应当被当作限制由权利要求限定的本发明的范围。

Claims (22)

1.一种电路，用于感测输入电源电压，并且提供期望的输出电压，所述电路包括：
电压感测电路，被配置来至少在预定时间感测输入电源电压的值，并且根据所感测的电源电压来提供电压指示信号；
控制电路，响应于所述电压指示信号，用于产生控制信号；和
切换元件，具有用于接收所述控制信号的控制端；
所述控制信号对于如此感测的电源电压的不同的第一值和第二值不同，其中
如此感测的电源电压的第一值与所述期望的输出电压不同，并且
所述控制信号的形式是用于对所述感测的电源电压的所述第一值切换所述切换元件的脉冲串。
2.按照权利要求1的电路，其中所述预定时间是在加电时。
3.按照权利要求1的电路，其中所述期望的输出电压用于对硬盘驱动器中的马达和逻辑部分通电。
4.按照权利要求1的电路，其中所述感测的电源电压的所述第一值小于所述感测的电源电压的所述第二值。
5.按照权利要求1的电路，其中：
所述感测的电源电压的所述第二值等于所述期望的输出电压；和
所述控制信号的形式是用于如此感测的所述电源电压的所述第二值的固定电平。
6.按照权利要求5的电路，其中所述固定电平用于将所述切换元件保持在导通状态。
7.按照权利要求5的电路，其中所述固定电平用于将所述切换元件保持在关断状态。
8.按照权利要求1的电路，还包括具有控制端的第二切换元件，并且其中：
所述控制电路还被配置来向所述第二切换元件的所述控制端提供基于如此感测的电源电压的第二控制信号；和
所述第二控制信号用于对所述电源电压的所述第一值和第二值中的一个、将所述第二切换元件保持在导通状态，并对所述电源电压的所述第一值和第二值的另一个、将所述第二切换元件保持在关断状态。
9.按照权利要求8的电路，还包括具有控制端的第三切换元件，并且其中：
所述控制电路还被配置来向所述第三切换元件的所述控制端提供基于如此感测的电源电压的第三控制信号；和
所述第三控制信号的形式是用于对所述电源电压的所述第一值和第二值中的一个、切换所述第三切换元件的脉冲串，以及对所述电源电压的所述第一值和第二值中的另一个是固定电平。
10.一种用于硬盘驱动器的芯片组，包括：
权利要求1的电路；和
由来自所述电路的所述期望输出电压供电的马达控制电路。
11.一种硬盘驱动器，包括：
权利要求1的电路；
磁盘；
主轴马达，连接到所述盘，用于在施加电源时旋转所述盘；
头，用于从所述盘读取数据和向所述盘写入数据；
头马达，连接来在施加电源时在所述盘上移动所述头；和
马达控制电路，连接到所述主轴马达和所述头马达，以控制向所述主轴马达和所述头马达施加电源；
所述主轴马达、头马达和马达控制电路中的至少一个接收由所述电路提供的电源。
12.一种用于对硬盘驱动器供电的电路，所述电路包括：
电压感测电路，被配置来至少在预定时间感测在输入节点的电源电压，并且基于如此感测的电源电压提供电压指示信号；
至少一个直流到直流转换电路，连接到所述输入节点和输出节点，并且可以将如此感测的所述电源电压转换为不同的期望输出电压，并且在所述输出节点上提供所述不同的电压；和
控制电路，耦接到所述电压感测电路和所述直流到直流转换电路，用于根据如此感测的所述电源电压来控制所述直流到直流转换电路。
13.一种用于对硬盘驱动器供电的电路，所述电路包括：
电压感测电路，被配置来至少在预定时间感测在输入节点的电源电压，并且基于如此感测的电源电压提供电压指示信号；
至少一个直流到直流转换电路，连接到所述输入节点和输出节点，用于将如此感测的所述电源电压转换为不同的期望输出电压，并且在所述输出节点上提供所述不同的电压；
可切换通过路径，在所述输入节点和所述输出节点之间；和
控制电路，耦接到所述电压感测电路、所述直流到直流转换电路和所述可切换通过路径；
所述控制电路控制所述直流到直流转换电路和所述可切换通过路径，使得：
当所述电压指示信号指示所述电源电压与所述期望的输出电压不同时，所述控制电路
使得所述直流到直流转换电路能够在所述输出节点上提供所述不同的电压，并且
防止所述通过路径将所述电源电压传送到所述输出节点；以及
当所述电压指示信号指示所述电源电压等于所述期望的输出电压时，所述控制电路
防止所述直流到直流转换电路在所述输出节点上提供所述不同的电压，并且
允许所述通过路径向所述输出节点传送所述电源电压。
14.按照权利要求13的电路，其中所述期望的输出电压大于在所述输入节点感测的所述电压。
15.按照权利要求13的电路，其中所述期望的输出电压小于在所述输入节点感测的所述电压。
16.按照权利要求13的电路，其中所述直流到直流转换电路是切换调节器。
17.按照权利要求13的电路，其中所述控制电路通过禁止所述直流到直流转换电路来防止所述直流到直流转换电路在所述输出节点上提供所述不同的电压。
18.按照权利要求13的电路，其中所述直流到直流转换电路包括也位于所述通过路径中的切换元件。
19.一种硬盘驱动器，包括：
磁盘；
主轴马达，连接到所述盘，以在施加电源时旋转所述盘；
头，用于从所述盘读取数据和向所述盘写入数据；
头马达，连接来在施加电源时在所述盘上移动所述头；和
马达控制电路，耦接到所述主轴马达和所述头马达，以控制向所述主轴马达和所述头马达施加电源；
电源分布电路，用于独自通过到电源的两引线连接来连接到所述电源，所述连接在电压提供节点和地节点之间提供电源电压，所述电源分布电路包括：
电压感测电路，被配置来至少在预定时间感测所述电源电压，并且基于如此感测的电源电压提供电压指示信号；
至少一个直流到直流转换电路，连接到所述电压提供节点和输出节点，并且用于将如此感测的所述电源电压转换为不同的期望输出电压，并且在所述输出节点上提供所述不同的电压；以及
控制电路，耦接到所述电压感测电路和所述直流到直流转换电路，用于根据如此感测的所述电源电压来控制所述直流到直流转换电路。
20.按照权利要求19的电路，其中：
所述电压提供节点在5伏特；
所述硬盘驱动器的至少一个部件要求大于5伏特的电压；
所述直流到直流转换电路包括切换调节器，用于将5伏特转换为更高的电压。
21.按照权利要求19的电路，其中：
所述电压提供节点在12伏特；
所述硬盘驱动器的部件都不要求大于预定电压的电压，所述预定电压小于12伏特；以及
所述直流到直流转换电路包括切换调节器，用于将12伏特转换为小于12伏特的电压。
22.按照权利要求19的电路，其中：
所述电压提供节点在12伏特；
所述硬盘驱动器的部件都不要求大于预定电压的电压，所述预定电压小于12伏特；以及
所述直流到直流转换电路包括线性调节器，用于将12伏特转换为小于12伏特的电压。
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