DE19734019B4

DE19734019B4 - Festplattenlaufwerk für die Versorgung mit stabiler Versorgungsspannung durch Überwachung der Versorgungsspannung und Verfahren für ihre Steuerung

Info

Publication number: DE19734019B4
Application number: DE19734019A
Authority: DE
Inventors: Bong-Jin Lee
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2017-08-07
Also published as: KR100189537B1; US6013990A; KR19980014310A; DE19734019A1

Abstract

Ein Festplattenlaufwerk für die Zufuhr einer stabilen Versorgungsspannung durch Überwachen einer Versorgungsspannung und ein Verfahren, dasselbe zu steuern. Das Festplattenlaufwerk enthält einen Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis zum Überwachen, ob eine anfänglich angelegte Versorgungsspannung stabil ist, und eine Steuerung für das Zuführen einer vorgeschriebenen Bezugsspannung an den Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis, und fur das Stabilisieren einer Schwankung der Versorgungsspannung, die erzeugt wird, wenn ein Spindelmotor anfanglich aktiviert wird, durch Verandern des Pegels zulässiger Abweichung der Versorgungsspannung innerhalb des Versorgungsspannungsuberwachungsschaltkreises.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis eines Festplattenlaufwerks gemäß dem Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs 1, und auf ein zugehöriges Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Verfahrensanspruchs 3.
Typischerweise ist ein Festplattenlaufwerk ein System, das einen aus mechanischen Elementen bestehenden Kopf-Platten-Aufbau (HDA, head disk assembly) mit einer gedruckten Schaltungsplatine (PCB, printed circuit board) kombiniert. Da das Festplattenlaufwerk auf eine große Datenmenge mit hoher Geschwindigkeit durch magnetisches Schreiben/Lesen von Daten auf eine bzw. von einer sich drehenden, magnetischen Platte zugreifen kann, wird es verbreitet als eine Hilfsspeichereinheit eines Computersystems benutzt. Das Festplattenlaufwerk benutzt einen Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis, um zu erkennen, ob die angelegte Versorgungsspannung normal oder abnormal ist. 1 zeigt einen solchen Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis. Ein Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis 10 überwacht die Versorgungsspannungen von 5 V und 12 V und übergibt einer Steuerung 28, z. B. einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU, central processing unit), ein Ausgangssignal PF mit einem logisch „hoch”-Pegel, wenn die Versorgungsspannungen normal sind, und dadurch werden verschiedene integrierte Schaltkreise initialisiert und ein Spindelmotor zum Drehen der magnetischen Platte angetrieben. Falls jedoch eine der Versorgungsspannungen instabil ist, übergibt der Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis 10 das Ausgangssignal PF mit einem logisch „niedrig”-Pegel an die Steuerung 28. Deshalb werden die integrierten Schaltkreise nicht initialisiert und die Festplatte kann nicht benutzt werden. Eine zulässige Abweichung der Versorgungsspannung von 12 V ist auf 10,8 V (–10%) unter Benutzung des Verhaltnisses der Widerstände 22 und 24 eingestellt, und die der Versorgungsspannung von 5 V ist auf 4,5 V (–10%) unter Benutzung des Verhältnisses der Widerstände 16 und 18 eingestellt. Als einer der Faktoren, die eine instabile Versorgungsspannung verursachen können, gilt der Anlaufstrom, der anfänglich dem Spindelmotor zugeführt wird, um die magnetische Scheibe mit einer konstanten Geschwindigkeit zu drehen. Der Anlaufstrom ist etwa 1 A und macht die Versorgungsspannung instabil, da viel Strom in Stromspitzen verbraucht wird. Genauer ausgedrückt, wenn der Spindelmotor eine große Strommenge in Stromspitzen verbraucht, wie in 2A gezeigt, wird die Versorgungsspannung Vcc, die durch den Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis 10 überwacht wird, durch den verbrauchten Strom auf eine Spannung niedriger als die zulässige Abweichungsspannung erniedrigt, wie 2B gezeigt. In diesem Fall wird das Ausgangssignal PF des Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreises 10 auch sofort auf einen logisch „niedrig”-Pegel gesenkt, wie in 2C angedeutet, und solcher Ausgangspegel wird der Steuerung 28 zugefuhrt. Daher gibt es eine Fehlfunktion bei der Initialisierung der integrierten Schaltkreise.
Die US 5,457,365 offenbart ein Energieverwaltungssystem für ein Plattenlaufwerk, welches die Versorgungsspannung steuert, welche die Versorgungsspannung steuert, welche dem Festplattenlaufwerk zugeführt wird. Nach dem Anlaufen eines Plattenantriebsmotors wird der Strom durch diesen Motor von einem Mikroprozessor in der Weise begrenzt, dass der Versorgungsspannungspegel nicht unter einen vorbestimmten ersten Bezugsspannungspegel, welcher unterhalb eines nominalen Pegels der Versorgungsspannung liegt, absinkt. Dabei wird die Versorgungsspannung mit Hilfe einer Zweipunktregelung zwischen dem ersten Bezugsspannungspegel und einem zweiten Bezugsspannungspegel, der größer als der erste Pegel ist, gehalten, indem der Strom. durch den Motor in geeigneter Weise geregelt wird.
Die US 4,984,185 offenbart einen tragbaren Computer mit einer Batteriespannungserkennungsschaltung. Eine Batterie des tragbaren Computers wird als Hauptenergieversorgung verwendet und weist unterschiedliche Ladezustände auf, wobei der tragbare Computer weiterhin eine Batteriespannungserkennungsschaltung zum Erkennen der Ausgangsspannung der Batterie aufweist. Eine Vielzahl von vordefinierten Spannungswerten sind in der Batteriespannungserkennungsschaltung festgelegt. Entsprechend des Ladezustandes der Batterie wird eine dieser vorbestimmten Spannungswerte ausgewählt und mit der Ausgangsspannung der Batterie verglichen. Hierfür sind zwei Batteriespannungskontrollschaltungen bereitgestellt. Die erste Schaltung ist dazu vorgesehen, die verbleibende Energie in der Batterie zu erkennen, während die Batterie einer geringen Belastung ausgesetzt ist. Die zweite Schaltung ist dazu vorgesehen, die noch verbleibende Energie in der Batterie zu erkennen, während die Batterie einer starken Belastung ausgesetzt ist. Eine Auswahlschaltung ist mit beiden Batteriespannungskontrollschaltungen verbunden, um den Ausgang der ersten oder zweiten Schaltung auszuwählen. Unterschiedliche Vergleichsspannungen werden entsprechend unterschiedlichen Belastungen festgelegt und mit der Ausgangsspannung der Batterie verglichen, wobei die Ausgangsspannung der Batterie unterhalb einer dieser Vergleichsspannungen fällt. Dadurch kann eine genaue Bestimmung erfolgen, ob die übriggebliebene Energie in der Batterie unzureichend ist oder nicht.
Die DE 37 79 742 T2 offenbart eine Stromversorgung mit eingebautem Mikrorechner für ein Computer- oder Rechnersystem, wobei zum Beenden einer Stromzufuhr zu einem Plattenantrieb ein Stromabschalt-Anforderungssignal für den Plattenantrieb zum Rechnersystem geschickt wird. Bei Eingang eines Stromabschalt-Bestätigungssignals wird die Stromzufuhr vom Rechnersystem beendet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein einen Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis für ein Festplattenlaufwerk und ein zugehöriges Verfahren vorzusehen, bei denen das Auftreten einer Fehlfunktion aufgrund einer Schwankung der Versorgungsspannung verhindert wird, ohne die Schwankungen zu unterbinden.
Diese Aufgabe wird durch den in dem Vorrichtungsanspruch definierten Gegenstand und durch das in dem Verfahrensanspruch beanspruchte Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
1 ist ein Schaltkreisdiagramm einer Versorgungsspannungsuberwachung eines konventionellen Festplattenlaufwerks;
2A bis 2C sind Wellenformdiagramme des Schaltkreises nach 1 aufgrund des Antriebsstroms eines Spindelmotors;
3 ist ein Schaltkreisdiagramm einer Versorgungsspannungsuberwachung eines Festplattenlaufwerks nach der vorliegenden Erfindung;
4A bis 4D sind Wellenformdiagramme des Schaltkreises nach 3 aufgrund des Antriebsstroms eines Spindelmotors; und
5 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerungsprozedur für die Überwachung einer Versorgungsspannung unter Benutzung seines Pegels zulassiger Abweichung nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 veranschaulicht einen Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis eines Festplattenlaufwerks nach der vorliegenden Erfindung. Ein Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreis 10 enthalt einen Schmitt-Trigger 2 mit zwei nicht-invertierenden Eingängen und einem invertierenden Eingang und überwacht eine Versorgungsspannung bezüglich ihres Pegels zulässiger Abweichung. Auf der Basis eines Lastpunktes 34 auf einer mit dem ersten nicht-invertierenden Eingang des Schmitt-Triggers 2 verbundenen Last 38 ist eine Versorgungsspannungslast von 12 V parallel zu einer von einer Steuerung 28 erzeugten Steuerungsspannungslast geschaltet, um seinen Pegel zulassiger Abweichungen zu verandern. Auf der Basis eines Lastpunktes 36 auf einer mit dem zweiten nicht-invertierenden Eingang des Schmitt-Triggers 2 verbundenen Last 40 ist eine Versorgungsspannungslast von 5 V parallel zu der von der Steuerung 28 erzeugten Steuerungsspannungslast geschaltet, um seinen Pegel zulässiger Abweichungen zu verändern. Falls die Versorgungsspannung von 12 V angelegt ist, wird ihr Pegel zulässiger Abweichungen unter Benutzung des Verhältnisses der Widerstände 22 und 24 eingestellt. Der Pegel zulassiger Abweichungen der Versorgungsspannung von 5 V wird unter Benutzung des Verhältnisses der Widerstände 16 und 18 eingestellt. Falls die Versorgungsspannung angelegt ist, erkennt die Steuerung anfänglich eine Ausgabe PF des Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreises 10 und betreibt ein System durch Initialisierung aller peripheren Schaltkreise.
4A bis 4D sind Wellenformdiagramme des Schaltkreises von 3 aufgrund des Treiberstroms eines Spindelmotors. Falls anfänglich die Versorgungsspannung von 12 V angelegt wird, führt die Steuerung 28 ein logisch „hoch”-Signal zu dem Lastpunkt 34, um den Pegel zulässiger Abweichung der Versorgungsspannung von 12 V auf 6,6 V abzusenken, wie in 4B angezeigt ist. Danach liefert die Steuerung 28 einen Spindelmotorantriebsstrom, wie in 4A gezeigt. In diesem Fall schwankt die Versorgungsspannung momentan, wie in 4B gezeigt. Da jedoch der Pegel der momentan schwankenden Versorgungsspannung höher als der durch die Steuerung 28 eingestellte Pegel zulässiger Abweichung ist, bleibt die Wirkung der instabilen Versorgungsspannung unbeachtet und die Ausgabe PF wird mit konstantem Pegel erzeugt, wie in 4C gezeigt. Die Steuerung 28 erkennt ein Bereitsignal des Spindelmotors, das anzeigt, daß der Spindelmotor mit konstanter Geschwindigkeit dreht, wie in 4D gezeigt, und hebt den abgesenkten Pegel zulassiger Abweichung auf einen Pegel zulassiger Abweichung von 10,8 V an, wie in 4B gezeigt, durch Invertieren des an den Lastpunkt 34 geführten, logisch „hoch”-Signals zu einem logisch „niedrig”-Signal.
5 veranschaulicht ein Steuerungsflußdiagramm zur Uberwachung der Versorgungsspannung unter Benutzung ihrer Pegel zulassiger Abweichung. In Schritt 100 prüft die Steuerung 28, ob eine Versorgungsspannung anfänglich angelegt wurde. Falls die Versorgungsspannung anfänglich angelegt wurde, führt die Steuerung 28 ein logisch „hoch”-Signal an die Lastpunkte 34 und 36, die mit dem ersten bzw. zweiten nicht-invertierenden Eingang des Schmitt-Triggers 2 verbunden sind, um den Pegel zulässiger Abweichung der Versorgungsspannung abzusenken. Der abgesenkte Pegel zulässiger Abweichung wird gegeben durch:
wobei K eine Konstante ist.
Die Steuerung 28 prüft in Schritt 120, ob die Ausgabe PF des Schmitt-Triggers 2 des Versorgungsspannungsüberwachungsschaltkreises 10 auf einem logisch „hoch”-Pegel liegt. Falls die Ausgabe PF logisch „niedrig” ist, erzeugt die Steuerung 28 in Schritt 170 ein Fehlersignal und trennt die Versorgungsspannungszufuhr ab. Falls die Ausgabe PF logisch „hoch” ist, treibt die Steuerung 28 in Schritt 130 den Spindelmotor durch Zuführen eines Steuerungssignals an den Spindelmotor an. Ob der Spindelmotor mit konstanter Geschwindigkeit dreht, wird in Schritt 140 geprüft. Falls nicht, dann setzt die Steuerung 28 die Prüfung der Drehgeschwindigkeit des Spindelmotors fort. Falls der Spindelmotor mit konstanter Geschwindigkeit dreht, invertiert die Steuerung 28 in Schritt 150 das logisch „hoch”-Signal, das an die Lastpunkte 34 und 36 geführt wird, die mit dem ersten bzw. zweiten nicht-invertierenden Eingang des Schmitt-Triggers 2 verbunden sind, um den Pegel zulässiger Abweichung der Versorgungsspannung auf einen ursprünglichen Pegel zulässiger Abweichung anzuheben. Die Steuerung 28 initialisiert in Schritt 160 jeden peripheren Schaltkreis. Der angehobene Pegel zulässiger Abweichung ist gegeben durch:
Wie oben beschrieben, wird eine Fehlfunktion verhindert, die durch eine Schwankung der Versorgungsspannung wegen ubermaßigem Stromverbrauch erzeugt wird, wenn der Spindelmotor der Festplatte angetrieben wird. Deshalb kann eine Initialisierungsoperation der Festplatte stabilisiert werden.

Claims

Festplattenlaufwerk mit: einem Energieversorgungsüberwachungsschaltkreis (10) zum Erfassen von Schwankungen einer anfänglich angelegten Versorgungsspannung (VCC), welche dem Festplattenlaufwerk zugeführt wird, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals (PF), welches die Schwankungen der Versorgungsspannung (VCC) im Hinblick auf einen Bezugsspannungspegel repräsentiert; dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (28) das Ausgangssignal (PF) empfängt, den Bezugsspannungspegel während einer Anlaufphase eines Spindelmotors mit Bezug auf den Pegel der anfänglich angelegten Versorgungsspannung absenkt, um die Empfindlichkeit der Erfassung der Schwankungen der Versorgungsspannung (VCC) zu verringern, und um eine zulässige Pegelabweichung der Versorgungsspannung in einem Bereich mit Hinblick auf den Pegel der anfänglich angelegten Versorgungsspannung und des abgesenkten Bezugsspannungspegels zu vergrößern, und eine Ausgabe des Energieversorgungsüberwachungsschaltkreises (10) erfasst und, wenn der Spindelmotor mit konstanter Geschwindigkeit rotiert, ein System durch Initialisierung aller Peripherieschaltkreise betreibt.
Festplattenlaufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieversorgungsüberwachungsschaltkreis (10) einen Schmitt-Trigger (2) zum Auswerten der Schwankungen der Versorgungsspannung im Hinblick auf den Bezugsspannungspegel und zum Bereitstellen des Ausgangssignals (PF) aufweist.
Verfahren zum Erfassen von Schwankungen einer Versorgungsspannung in einem Festplattenlaufwerk mit den Schritten; Erzeugen eines Ausgangssignals (PF), welches die Schwankungen einer anfänglich angelegten Versorgungsspannung (VCC) im Hinblick auf einen Bezugsspannungspegel repräsentiert; gekennzeichnet durch Absenken des Bezugsspannungspegels mit Bezug auf den Pegel der anfänglich angelegten Versorgungsspannung während einer Anlaufphase eines Spindelmotors, um die Empfindlichkeit der Erfassung der Schwankungen der Versorgungsspannung (VCC) zu verringern, und um eine zulässige Pegelabweichung der Versorgungsspannung in einem Bereich mit Hinblick auf den Pegel der anfänglich angelegten Versorgungsspannung und des abgesenkten Bezugsspannungspegels zu vergrößern, und wenn bei Feststellung (140) einer konstanten Geschwindigkeit des Spindelmotors die Versorgungsspannung zugeführt wird, Betreiben eines Systems durch Initialisierung aller Peripherieschaltkreise.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin die Schritte des Startens des Spindelmotors und des Zurücksetzens des Bezugsspannungspegels auf einen ursprünglichen Wert aufweist, wenn sich nach der Anlaufphase der Spindelmotor mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht.