JP2004064971A - ディスク記憶装置、同装置に適用されるスピンドルモータドライバ及びスピンドルモータ駆動方法 - Google Patents
ディスク記憶装置、同装置に適用されるスピンドルモータドライバ及びスピンドルモータ駆動方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】1つの低電圧電源を用いながら、スピンドルモータの高速起動とスピンドルモータの定常回転期間における低消費電力化とを実現する。
【解決手段】CPU13は、SPM11の起動時にはSPMドライバ12をSPM起動モードに設定する。すると電源切替器126は、昇圧回路125により昇圧された電圧(高電圧)を駆動回路127に印加する。起動制御回路123はSPM起動モードの期間、高電圧が印加された駆動回路127を制御することでSPM11を起動させる。CPU13は、SPM11の起動が完了すると、SPMドライバ12をPWMモードに設定する。すると電源切替器126は、駆動回路127に印加する電圧を、電源2の電源電圧(低電圧)に切り替える。PWM回路124はPWMモードの期間、低電圧が印加された駆動回路127を制御することでSPM11を定常回転させる。
【選択図】 図1
【解決手段】CPU13は、SPM11の起動時にはSPMドライバ12をSPM起動モードに設定する。すると電源切替器126は、昇圧回路125により昇圧された電圧(高電圧)を駆動回路127に印加する。起動制御回路123はSPM起動モードの期間、高電圧が印加された駆動回路127を制御することでSPM11を起動させる。CPU13は、SPM11の起動が完了すると、SPMドライバ12をPWMモードに設定する。すると電源切替器126は、駆動回路127に印加する電圧を、電源2の電源電圧(低電圧)に切り替える。PWM回路124はPWMモードの期間、低電圧が印加された駆動回路127を制御することでSPM11を定常回転させる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置に係り、特にディスクを回転させるスピンドルモータを低消費電力で駆動するのに好適なディスク記憶装置、同装置に適用されるスピンドルモータドライバ及びスピンドルモータ駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置では、当該ディスクを高速回転させるのにスピンドルモータと呼ばれるモータが用いられている。スピンドルモータはブラシレス直流モータである。従来、スピンドルモータを駆動するための電源電圧には、ディスク記憶装置の電源の電圧がそのまま用いられる。このディスク記憶装置の電源電圧は、一般にスピンドルモータを確実に起動させるのに十分な高電圧となっている。しかし、スピンドルモータを高電圧で長時間定常回転させると、ディスク記憶装置での消費電力が多くなる。
【0003】
一方、近年のディスク記憶装置は、例えばバッテリで駆動される携帯型のパーソナルコンピュータに内蔵して用いられることが多くなっている。また最近は、無線通信機能を内蔵し、バッテリで駆動される携帯型のディスク記憶装置も出現している。この種のディスク記憶装置には、長時間の駆動を可能とするために、消費電力を低減することが要求されている。
【0004】
そこで、特開平8−45175号公報(以下、先行技術文献と称する)には、ディスク記憶装置(内のモータ駆動手段)での消費電力を低減するための技術(以下、先行技術と称する)が記載されている。この先行技術では、電圧の異なる少なくとも2つの電源(電力供給手段)と、電力選択手段とが用いられる。電力選択手段は、ディスク(ディスク情報媒体)を回転させるモータの回転数、トルク、または回転数の変化に応じて電源を選択し、その電源からモータ駆動手段に電力を供給する。具体的には、モータを2400rpmで回転させる場合には、12V電源を選択し、モータを600rpmで回転させる場合には、5V電源を選択する。また、ヘッドがディスクに接触しない状態で当該ディスクを回転させるために、当該ディスクの回転に必要なトルクが20g・cmとなる場合には、12V電源を選択し、ヘッドがディスクに接触する状態で当該ディスクを回転させるために、当該ディスクの回転に必要なトルクが80g・cmとなる場合には、5V電源を選択する。また、ディスクの回転速度を高速に切り替える必要があるディスク記憶装置では、現在の回転数から異なる回転数に高速に切り替える場合だけ、高電圧電源を選択する。
【0005】
このように先行技術では、モータの回転数、トルク、または回転数の変化に応じて、使用する電源を切り替えることで、ディスク記憶装置での低消費電力化を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術においては、電圧の異なる少なくとも2つの電源を必要とするという問題がある。また、最近は、ディスク記憶装置全体の低消費電力化を図るために、当該ディスク記憶装置の電源の電圧を下げる傾向がある。ところが、ディスク記憶装置の電源の電圧を下げると、例えば当該ディスク記憶装置の電源投入時に、回転停止状態にあるモータを起動することが困難となる。しかし、上記先行技術文献には、ディスク記憶装置の電源電圧を下げた場合のモータ起動時の問題と解決手段について何も記載されていない。
【0007】
本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、1つの低電圧電源を用いながら、ディスクを回転させるスピンドルモータを素早く起動でき、且つスピンドルモータの定常回転期間における低消費電力化が図れるディスク記憶装置、同装置に適用されるスピンドルモータドライバ及びスピンドルモータ駆動方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの観点によれば、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置が提供される。このディスク記憶装置は、ディスクを回転させるスピンドルモータと、第1のモードにおいて上記スピンドルモータを起動させる制御を行う第1の制御回路と、第2のモードにおいて上記スピンドルモータを定常回転させる制御を行う第2の制御回路と、上記第1または第2の制御回路の制御に応じて上記スピンドルモータに電流を供給することにより当該スピンドルモータを駆動する駆動回路と、上記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路と、上記第1のモードでは上記昇圧回路によって昇圧された電源電圧を、上記第2のモードでは上記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を、上記駆動回路に供給する電源電圧として切り替える電源切替器と、上記スピンドルモータの起動時には上記第1のモードを設定し、上記スピンドルモータの起動が完了した際には上記第1のモードから上記第2のモードに切り替え設定するコントローラとから構成される。
【0009】
このような構成においては、スピンドルモータの起動時には、ディスク記憶装置の電源の電圧を昇圧回路により昇圧した電圧(高電圧)を使用して、当該スピンドルモータを起動することによって、ディスク記憶装置の電源の電圧が低電圧でも、スピンドルモータの高速起動が実現できる。また、スピンドルモータの起動が完了した後は、ディスク記憶装置の電源の電圧(低電圧)を使用して、当該スピンドルモータを定常回転速度で回転させることにより、つまり当該スピンドルモータを定常回転させることにより、低消費電力化が実現できる。特に、第2の制御回路に、スピンドルモータを定常回転させる制御をパルス幅変調により行うパルス幅変調回路を用いるならば、一層の低消費電力化が実現できる。
【0010】
また、上記コントローラによる上記第1または第2のモードの設定に応じて、上記第1の制御回路、上記第2の制御回路、または上記電源切替器を制御する主制御回路を追加するならば、上記コントローラは、上記第1または第2のモードを設定するだけで、スピンドルモータの高速起動とスピンドルモータの低消費電力での定常回転とを制御できる。
【0011】
なお、上記ディスク記憶装置に係る本発明は、当該ディスク記憶装置が有する上記第1の制御回路、上記第2の制御回路、上記駆動回路、上記昇圧回路、上記電源切替器及び上記主制御回路から構成されるスピンドルモータドライバとしても、スピンドルモータ駆動方法に係る発明としても成立する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を磁気ディスク装置に適用した実施の形態につき図面を参照して説明する。
【0013】
図1は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。
図1の磁気ディスク装置(以下、HDDと称する)1は、当該HDD1の電源(低電圧電源)2と接続されている。この電源2の電圧は3.3Vであり、従来のHDDの電源の電源電圧5Vに比べて低くなっている。
【0014】
HDD1は、記録媒体としての磁気ディスク(図示せず)を回転させるスピンドルモータ(以下、SPM)11と、当該SPM11を駆動するSPMドライバ12と、CPU13とを備えている。SPM11は、U,V,Wの3相の12極モータである。CPU13は、不揮発性メモリとしての例えばROM(図示せず)に格納されている制御プログラムを実行することで、HDD1内の各部を制御するコントローラである。この制御プログラムは、SPM11の起動から定常回転までを制御するための起動ルーチンを含む。
【0015】
SPMドライバ12は、主制御回路121と、回転パルス生成器122と、起動制御回路123と、PWM回路124と、昇圧回路125と、電源切替器126と、駆動回路127とから構成される。
【0016】
主制御回路121は、CPU13からの指示に応じて、昇圧回路125を制御する。主制御回路121はまた、CPU13により設定される、SPM11を駆動するモードに応じて、起動制御回路123、PWM回路124または電源切替器126を制御する。SPM11の駆動モードには、SPM11を起動させるためのSPM起動モードと、SPM11をPWM(Pulse Wideth Modulation ; パルス幅変調)制御により定常回転速度で回転させるためのPWMモードとがある。
【0017】
回転パルス生成器122は、SPM11の回転速度に比例した周期のパルス信号(回転パルス信号)を生成する。回転パルス生成器122により生成される回転パルス信号はCPU13に供給される。
【0018】
起動制御回路123は、SPM起動モードの期間動作可能状態(ON状態)となる。起動制御回路123は、動作可能状態において、予め定められたシーケンスでSPM11の起動を制御する第1の制御回路である。
【0019】
PWM回路124は、PWMモードの期間動作可能状態となる。PWM回路124は、動作可能状態において、SPM11を定常回転(例えば4200rpmで回転)させるようにPWM方式で制御する第2の制御回路である。
【0020】
昇圧回路125は、電源2の電源電圧(3.3V)を予め定められた電圧、例えば5Vに昇圧する。
【0021】
電源切替器126は、主制御回路121の制御のもとで、HDD1の電源2から供給される電源電圧及び昇圧回路125によって昇圧された電源電圧のいずれか一方を、駆動回路127に供給する電源電圧として切り替える。
【0022】
駆動回路127は、電源切替器126により選択された電源からの電源電圧を受けて、起動制御回路123またはPWM回路124の制御のもとでSPM11に電流(SPM電流)を供給する。更に具体的に述べるならば、駆動回路127は、起動制御回路123またはPWM回路124により指定された量のSPM電流を、当該起動制御回路123またはPWM回路124により指定されたタイミングで、SPM11のU,V,Wの各相に供給する。
【0023】
次に、図1のHDD1において、SPM11の起動から定常回転までを制御する場合の手順について、図2のシーケンスチャートを参照して説明する。
CPU13は、例えば電源2がONされた結果、SPM11を起動する必要がある場合、SPMドライバ12の主制御回路121に対して昇圧回路ON指令を発行する(ステップS11)。主制御回路121は、CPU13から昇圧回路ON指令を受け取ると、昇圧回路125をONする(ステップS12)。これにより昇圧回路125は、電源2から供給される3.3Vの電源電圧を5Vに昇圧する。
【0024】
一方、CPU13は、昇圧回路ON指令を発行すると、主制御回路121に対してSPMモードを指定することで、SPMドライバ12をSPMモードに設定する(ステップS13)。
【0025】
主制御回路121は、SPMドライバ12がSPMモードに設定されると、以下に述べるステップS14を実行する。即ち主制御回路121は、電源切替器126を制御して、HDD1の電源2から供給される電源電圧及び昇圧回路125によって昇圧された電源電圧のうちの、昇圧回路125によって昇圧された電源電圧を、駆動回路127に供給する電源電圧として切り替えさせる。つまり主制御回路121は、駆動回路127に印加する電源電圧を、昇圧回路125からの5V電圧(高電圧)に切り替えさせる。また主制御回路121は、起動制御回路123をONする。
【0026】
起動制御回路123は、主制御回路121によりONされると動作可能状態となり、予め定められたシーケンスで駆動回路127を制御することで、停止状態にあるSPM11を起動させる。SPM11を起動させるには、十分な起動トルクが必要となる。このため、駆動回路127に印加する電源電圧として、電源2から供給される3.3V電圧(低電圧)を用いるならば、SPM11を起動できないか、できたとしても定常回転速度まで起動するのに多大な時間を要する。しかし本実施形態では、SPM11を起動するためのSPM起動モードの期間、駆動回路127に印加する電源電圧として、昇圧回路125で昇圧された5V電圧(高電圧)を用いている。これにより、SPM11を素早く起動できる。
【0027】
CPU13は、SPMドライバ12をSPM起動モードに設定すると、SPMドライバ12内の回転パルス生成器122から出力される回転パルス信号の周期から、SPM11の現在の回転速度を算出する(ステップS15)。そしてCPU13は、SPM11の回転速度が所定の回転速度を超えたか否かを判定する(ステップS16)。ここで、所定の回転速度は定常回転速度より少し低い速度であり、例えば4000rpmである。CPU13は、このステップS15及びS16を、SPM11の回転速度が所定の回転速度を超えるまで、一定時間毎に繰り返す。
【0028】
やがて、SPM11の回転速度が所定の回転速度を超えたならば、CPU13はSPM11の起動が完了したものと判断する。この場合、CPU13は、主制御回路121に対してPWMモードを指定することで、SPMドライバ12をSPMモードからPWMモードに切り替え設定する(ステップS17)。
【0029】
主制御回路121は、SPMドライバ12がPWMモードに設定されると、以下に述べるステップS18を実行する。即ち主制御回路121は、電源切替器126を制御して、HDD1の電源2から供給される電源電圧及び昇圧回路125によって昇圧された電源電圧のうちの、電源2から供給される電源電圧を、駆動回路127に供給する電源電圧として切り替えさせる。つまり主制御回路121は、駆動回路127に印加する電源電圧を、電源2からの3.3V電圧(低電圧)に切り替えさせる。また主制御回路121は、起動制御回路123をOFFすると共に、PWM回路124をONする。
【0030】
主制御回路121は、ステップS18を実行し終えると、CPU13に対して切り替え完了を通知する(ステップS19)。CPU13は、主制御回路121からの切り替え完了通知に応じて、当該主制御回路121に対して昇圧回路OFF指令を発行する(ステップS20)。主制御回路121は、CPU13から昇圧回路OFF指令を受け取ると、昇圧回路125をOFFする(ステップS21)。
【0031】
さて、PWM回路124は、PWMモードで主制御回路121によりONされると動作可能状態となる。この場合、PWM回路124は、SPM11を定常回転速度で回転させるために、つまりSPM11を定常回転させるために、駆動回路127をPWM方式で制御する。SPM11を定常回転させる期間は、SPM11の起動に要する期間に比べて遙かに長い。このため、SPM11を定常回転させる期間における低消費電力化が要求される。同じSPM11を定常回転させる場合、当該SPM11に供給される電流量は、駆動回路127に印加される電源電圧に無関係に一定となる。このため駆動回路127に印加される電源電圧が低いほど低消費電力となる。そこで本実施形態では、SPM11を定常回転させるためのPWMモードの期間、駆動回路127に印加する電源電圧として、電源2から供給される3.3V電圧(低電圧)を用いている。これにより、SPM11を定常回転させる期間における低消費電力化が実現される。しかも本実施形態では、SPM11を定常回転させるために、駆動回路127をPWM回路124によりPWM方式で制御している。これにより駆動回路127が高速でON/OFF(スイチング)されるため、駆動回路127をON/OFFさせないで制御するリニア方式に比べて、より低消費電力化が図れる。
【0032】
さて、SPM11を駆動する駆動回路127に印加する電源電圧を上述のように低下(ここでは5Vから3.3Vに低下)させると、SPM11の定格トルクも低下する。そこで、SPM11のモータコイルの捲き数または磁石の磁力を、電源電圧の低下分に応じて減らすとよい。このようにすると、SPM11のトルク定数Ktが低下し定格トルクの減少をカバーできる。但し、Ktが低いままでは消費電力が増加することから、軸損トルクが低いSPM11を用いるとよい。SPM11の軸損トルクを低くするには、SPM11が玉軸受け(ボールベアリング)SPMであれば、低粘度、低ちょう度のグリースを使用するとよい。また、ボールの素材として、転がりの抵抗が少ないセラミックボールを使用するとよい。またSPM11が流体軸受け(流体ベアリング)SPMであれば、低粘度の流体軸受け用オイルを使用するとよい。
【0033】
上記実施形態では、本発明を、磁気ディスクを回転させるSPMを備えたHDD(磁気ディスク装置)に適用した。しかし本発明は、他の種類のディスク、例えば光磁気ディスクを回転させるSPMを備えた光磁気ディスク装置、或いは光ディスクを回転させるSPMを備えた光ディスク装置などの、ディスク記憶装置全般に適用することができる。
【0034】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0035】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、スピンドルモータの起動時には、ディスク記憶装置の電源の電圧を昇圧回路により昇圧した電圧(高電圧)を使用して、当該スピンドルモータを起動するようにしたので、ディスク記憶装置の電源の電圧が低電圧であっても、スピンドルモータを素早く起動できる。また本発明によれば、スピンドルモータの起動が完了した後は、ディスク記憶装置の電源の電圧(低電圧)を使用して、当該スピンドルモータを定常回転させるようにしてので、スピンドルモータを定常回転させる期間における低消費電力化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図。
【図2】同実施形態においてSPM11の起動から定常回転までを制御する場合の手順を示すシーケンスチャート。
【符号の説明】
1…HDD(磁気ディスク装置、ディスク記憶装置)
2…電源
11…SPM
12…SPMドライバ
13…CPU(コントローラ)
121…主制御回路
122…回転パルス生成器
123…起動制御回路(第1の制御回路)
124…PWM回路(第2の制御回路)
125…昇圧回路
126…電源切替器
127…駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置に係り、特にディスクを回転させるスピンドルモータを低消費電力で駆動するのに好適なディスク記憶装置、同装置に適用されるスピンドルモータドライバ及びスピンドルモータ駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置では、当該ディスクを高速回転させるのにスピンドルモータと呼ばれるモータが用いられている。スピンドルモータはブラシレス直流モータである。従来、スピンドルモータを駆動するための電源電圧には、ディスク記憶装置の電源の電圧がそのまま用いられる。このディスク記憶装置の電源電圧は、一般にスピンドルモータを確実に起動させるのに十分な高電圧となっている。しかし、スピンドルモータを高電圧で長時間定常回転させると、ディスク記憶装置での消費電力が多くなる。
【0003】
一方、近年のディスク記憶装置は、例えばバッテリで駆動される携帯型のパーソナルコンピュータに内蔵して用いられることが多くなっている。また最近は、無線通信機能を内蔵し、バッテリで駆動される携帯型のディスク記憶装置も出現している。この種のディスク記憶装置には、長時間の駆動を可能とするために、消費電力を低減することが要求されている。
【0004】
そこで、特開平8−45175号公報(以下、先行技術文献と称する)には、ディスク記憶装置(内のモータ駆動手段)での消費電力を低減するための技術(以下、先行技術と称する)が記載されている。この先行技術では、電圧の異なる少なくとも2つの電源(電力供給手段)と、電力選択手段とが用いられる。電力選択手段は、ディスク(ディスク情報媒体)を回転させるモータの回転数、トルク、または回転数の変化に応じて電源を選択し、その電源からモータ駆動手段に電力を供給する。具体的には、モータを2400rpmで回転させる場合には、12V電源を選択し、モータを600rpmで回転させる場合には、5V電源を選択する。また、ヘッドがディスクに接触しない状態で当該ディスクを回転させるために、当該ディスクの回転に必要なトルクが20g・cmとなる場合には、12V電源を選択し、ヘッドがディスクに接触する状態で当該ディスクを回転させるために、当該ディスクの回転に必要なトルクが80g・cmとなる場合には、5V電源を選択する。また、ディスクの回転速度を高速に切り替える必要があるディスク記憶装置では、現在の回転数から異なる回転数に高速に切り替える場合だけ、高電圧電源を選択する。
【0005】
このように先行技術では、モータの回転数、トルク、または回転数の変化に応じて、使用する電源を切り替えることで、ディスク記憶装置での低消費電力化を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術においては、電圧の異なる少なくとも2つの電源を必要とするという問題がある。また、最近は、ディスク記憶装置全体の低消費電力化を図るために、当該ディスク記憶装置の電源の電圧を下げる傾向がある。ところが、ディスク記憶装置の電源の電圧を下げると、例えば当該ディスク記憶装置の電源投入時に、回転停止状態にあるモータを起動することが困難となる。しかし、上記先行技術文献には、ディスク記憶装置の電源電圧を下げた場合のモータ起動時の問題と解決手段について何も記載されていない。
【0007】
本発明は上記事情を考慮してなされたものでその目的は、1つの低電圧電源を用いながら、ディスクを回転させるスピンドルモータを素早く起動でき、且つスピンドルモータの定常回転期間における低消費電力化が図れるディスク記憶装置、同装置に適用されるスピンドルモータドライバ及びスピンドルモータ駆動方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの観点によれば、記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置が提供される。このディスク記憶装置は、ディスクを回転させるスピンドルモータと、第1のモードにおいて上記スピンドルモータを起動させる制御を行う第1の制御回路と、第2のモードにおいて上記スピンドルモータを定常回転させる制御を行う第2の制御回路と、上記第1または第2の制御回路の制御に応じて上記スピンドルモータに電流を供給することにより当該スピンドルモータを駆動する駆動回路と、上記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路と、上記第1のモードでは上記昇圧回路によって昇圧された電源電圧を、上記第2のモードでは上記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を、上記駆動回路に供給する電源電圧として切り替える電源切替器と、上記スピンドルモータの起動時には上記第1のモードを設定し、上記スピンドルモータの起動が完了した際には上記第1のモードから上記第2のモードに切り替え設定するコントローラとから構成される。
【0009】
このような構成においては、スピンドルモータの起動時には、ディスク記憶装置の電源の電圧を昇圧回路により昇圧した電圧(高電圧)を使用して、当該スピンドルモータを起動することによって、ディスク記憶装置の電源の電圧が低電圧でも、スピンドルモータの高速起動が実現できる。また、スピンドルモータの起動が完了した後は、ディスク記憶装置の電源の電圧(低電圧)を使用して、当該スピンドルモータを定常回転速度で回転させることにより、つまり当該スピンドルモータを定常回転させることにより、低消費電力化が実現できる。特に、第2の制御回路に、スピンドルモータを定常回転させる制御をパルス幅変調により行うパルス幅変調回路を用いるならば、一層の低消費電力化が実現できる。
【0010】
また、上記コントローラによる上記第1または第2のモードの設定に応じて、上記第1の制御回路、上記第2の制御回路、または上記電源切替器を制御する主制御回路を追加するならば、上記コントローラは、上記第1または第2のモードを設定するだけで、スピンドルモータの高速起動とスピンドルモータの低消費電力での定常回転とを制御できる。
【0011】
なお、上記ディスク記憶装置に係る本発明は、当該ディスク記憶装置が有する上記第1の制御回路、上記第2の制御回路、上記駆動回路、上記昇圧回路、上記電源切替器及び上記主制御回路から構成されるスピンドルモータドライバとしても、スピンドルモータ駆動方法に係る発明としても成立する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を磁気ディスク装置に適用した実施の形態につき図面を参照して説明する。
【0013】
図1は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図である。
図1の磁気ディスク装置(以下、HDDと称する)1は、当該HDD1の電源(低電圧電源)2と接続されている。この電源2の電圧は3.3Vであり、従来のHDDの電源の電源電圧5Vに比べて低くなっている。
【0014】
HDD1は、記録媒体としての磁気ディスク(図示せず)を回転させるスピンドルモータ(以下、SPM)11と、当該SPM11を駆動するSPMドライバ12と、CPU13とを備えている。SPM11は、U,V,Wの3相の12極モータである。CPU13は、不揮発性メモリとしての例えばROM(図示せず)に格納されている制御プログラムを実行することで、HDD1内の各部を制御するコントローラである。この制御プログラムは、SPM11の起動から定常回転までを制御するための起動ルーチンを含む。
【0015】
SPMドライバ12は、主制御回路121と、回転パルス生成器122と、起動制御回路123と、PWM回路124と、昇圧回路125と、電源切替器126と、駆動回路127とから構成される。
【0016】
主制御回路121は、CPU13からの指示に応じて、昇圧回路125を制御する。主制御回路121はまた、CPU13により設定される、SPM11を駆動するモードに応じて、起動制御回路123、PWM回路124または電源切替器126を制御する。SPM11の駆動モードには、SPM11を起動させるためのSPM起動モードと、SPM11をPWM(Pulse Wideth Modulation ; パルス幅変調)制御により定常回転速度で回転させるためのPWMモードとがある。
【0017】
回転パルス生成器122は、SPM11の回転速度に比例した周期のパルス信号(回転パルス信号)を生成する。回転パルス生成器122により生成される回転パルス信号はCPU13に供給される。
【0018】
起動制御回路123は、SPM起動モードの期間動作可能状態(ON状態)となる。起動制御回路123は、動作可能状態において、予め定められたシーケンスでSPM11の起動を制御する第1の制御回路である。
【0019】
PWM回路124は、PWMモードの期間動作可能状態となる。PWM回路124は、動作可能状態において、SPM11を定常回転(例えば4200rpmで回転)させるようにPWM方式で制御する第2の制御回路である。
【0020】
昇圧回路125は、電源2の電源電圧(3.3V)を予め定められた電圧、例えば5Vに昇圧する。
【0021】
電源切替器126は、主制御回路121の制御のもとで、HDD1の電源2から供給される電源電圧及び昇圧回路125によって昇圧された電源電圧のいずれか一方を、駆動回路127に供給する電源電圧として切り替える。
【0022】
駆動回路127は、電源切替器126により選択された電源からの電源電圧を受けて、起動制御回路123またはPWM回路124の制御のもとでSPM11に電流(SPM電流)を供給する。更に具体的に述べるならば、駆動回路127は、起動制御回路123またはPWM回路124により指定された量のSPM電流を、当該起動制御回路123またはPWM回路124により指定されたタイミングで、SPM11のU,V,Wの各相に供給する。
【0023】
次に、図1のHDD1において、SPM11の起動から定常回転までを制御する場合の手順について、図2のシーケンスチャートを参照して説明する。
CPU13は、例えば電源2がONされた結果、SPM11を起動する必要がある場合、SPMドライバ12の主制御回路121に対して昇圧回路ON指令を発行する(ステップS11)。主制御回路121は、CPU13から昇圧回路ON指令を受け取ると、昇圧回路125をONする(ステップS12)。これにより昇圧回路125は、電源2から供給される3.3Vの電源電圧を5Vに昇圧する。
【0024】
一方、CPU13は、昇圧回路ON指令を発行すると、主制御回路121に対してSPMモードを指定することで、SPMドライバ12をSPMモードに設定する(ステップS13)。
【0025】
主制御回路121は、SPMドライバ12がSPMモードに設定されると、以下に述べるステップS14を実行する。即ち主制御回路121は、電源切替器126を制御して、HDD1の電源2から供給される電源電圧及び昇圧回路125によって昇圧された電源電圧のうちの、昇圧回路125によって昇圧された電源電圧を、駆動回路127に供給する電源電圧として切り替えさせる。つまり主制御回路121は、駆動回路127に印加する電源電圧を、昇圧回路125からの5V電圧(高電圧)に切り替えさせる。また主制御回路121は、起動制御回路123をONする。
【0026】
起動制御回路123は、主制御回路121によりONされると動作可能状態となり、予め定められたシーケンスで駆動回路127を制御することで、停止状態にあるSPM11を起動させる。SPM11を起動させるには、十分な起動トルクが必要となる。このため、駆動回路127に印加する電源電圧として、電源2から供給される3.3V電圧(低電圧)を用いるならば、SPM11を起動できないか、できたとしても定常回転速度まで起動するのに多大な時間を要する。しかし本実施形態では、SPM11を起動するためのSPM起動モードの期間、駆動回路127に印加する電源電圧として、昇圧回路125で昇圧された5V電圧(高電圧)を用いている。これにより、SPM11を素早く起動できる。
【0027】
CPU13は、SPMドライバ12をSPM起動モードに設定すると、SPMドライバ12内の回転パルス生成器122から出力される回転パルス信号の周期から、SPM11の現在の回転速度を算出する(ステップS15)。そしてCPU13は、SPM11の回転速度が所定の回転速度を超えたか否かを判定する(ステップS16)。ここで、所定の回転速度は定常回転速度より少し低い速度であり、例えば4000rpmである。CPU13は、このステップS15及びS16を、SPM11の回転速度が所定の回転速度を超えるまで、一定時間毎に繰り返す。
【0028】
やがて、SPM11の回転速度が所定の回転速度を超えたならば、CPU13はSPM11の起動が完了したものと判断する。この場合、CPU13は、主制御回路121に対してPWMモードを指定することで、SPMドライバ12をSPMモードからPWMモードに切り替え設定する(ステップS17)。
【0029】
主制御回路121は、SPMドライバ12がPWMモードに設定されると、以下に述べるステップS18を実行する。即ち主制御回路121は、電源切替器126を制御して、HDD1の電源2から供給される電源電圧及び昇圧回路125によって昇圧された電源電圧のうちの、電源2から供給される電源電圧を、駆動回路127に供給する電源電圧として切り替えさせる。つまり主制御回路121は、駆動回路127に印加する電源電圧を、電源2からの3.3V電圧(低電圧)に切り替えさせる。また主制御回路121は、起動制御回路123をOFFすると共に、PWM回路124をONする。
【0030】
主制御回路121は、ステップS18を実行し終えると、CPU13に対して切り替え完了を通知する(ステップS19)。CPU13は、主制御回路121からの切り替え完了通知に応じて、当該主制御回路121に対して昇圧回路OFF指令を発行する(ステップS20)。主制御回路121は、CPU13から昇圧回路OFF指令を受け取ると、昇圧回路125をOFFする(ステップS21)。
【0031】
さて、PWM回路124は、PWMモードで主制御回路121によりONされると動作可能状態となる。この場合、PWM回路124は、SPM11を定常回転速度で回転させるために、つまりSPM11を定常回転させるために、駆動回路127をPWM方式で制御する。SPM11を定常回転させる期間は、SPM11の起動に要する期間に比べて遙かに長い。このため、SPM11を定常回転させる期間における低消費電力化が要求される。同じSPM11を定常回転させる場合、当該SPM11に供給される電流量は、駆動回路127に印加される電源電圧に無関係に一定となる。このため駆動回路127に印加される電源電圧が低いほど低消費電力となる。そこで本実施形態では、SPM11を定常回転させるためのPWMモードの期間、駆動回路127に印加する電源電圧として、電源2から供給される3.3V電圧(低電圧)を用いている。これにより、SPM11を定常回転させる期間における低消費電力化が実現される。しかも本実施形態では、SPM11を定常回転させるために、駆動回路127をPWM回路124によりPWM方式で制御している。これにより駆動回路127が高速でON/OFF(スイチング)されるため、駆動回路127をON/OFFさせないで制御するリニア方式に比べて、より低消費電力化が図れる。
【0032】
さて、SPM11を駆動する駆動回路127に印加する電源電圧を上述のように低下(ここでは5Vから3.3Vに低下)させると、SPM11の定格トルクも低下する。そこで、SPM11のモータコイルの捲き数または磁石の磁力を、電源電圧の低下分に応じて減らすとよい。このようにすると、SPM11のトルク定数Ktが低下し定格トルクの減少をカバーできる。但し、Ktが低いままでは消費電力が増加することから、軸損トルクが低いSPM11を用いるとよい。SPM11の軸損トルクを低くするには、SPM11が玉軸受け(ボールベアリング)SPMであれば、低粘度、低ちょう度のグリースを使用するとよい。また、ボールの素材として、転がりの抵抗が少ないセラミックボールを使用するとよい。またSPM11が流体軸受け(流体ベアリング)SPMであれば、低粘度の流体軸受け用オイルを使用するとよい。
【0033】
上記実施形態では、本発明を、磁気ディスクを回転させるSPMを備えたHDD(磁気ディスク装置)に適用した。しかし本発明は、他の種類のディスク、例えば光磁気ディスクを回転させるSPMを備えた光磁気ディスク装置、或いは光ディスクを回転させるSPMを備えた光ディスク装置などの、ディスク記憶装置全般に適用することができる。
【0034】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0035】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、スピンドルモータの起動時には、ディスク記憶装置の電源の電圧を昇圧回路により昇圧した電圧(高電圧)を使用して、当該スピンドルモータを起動するようにしたので、ディスク記憶装置の電源の電圧が低電圧であっても、スピンドルモータを素早く起動できる。また本発明によれば、スピンドルモータの起動が完了した後は、ディスク記憶装置の電源の電圧(低電圧)を使用して、当該スピンドルモータを定常回転させるようにしてので、スピンドルモータを定常回転させる期間における低消費電力化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の構成を示すブロック図。
【図2】同実施形態においてSPM11の起動から定常回転までを制御する場合の手順を示すシーケンスチャート。
【符号の説明】
1…HDD(磁気ディスク装置、ディスク記憶装置)
2…電源
11…SPM
12…SPMドライバ
13…CPU(コントローラ)
121…主制御回路
122…回転パルス生成器
123…起動制御回路(第1の制御回路)
124…PWM回路(第2の制御回路)
125…昇圧回路
126…電源切替器
127…駆動回路
Claims (8)
- 記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置において、
前記ディスクを回転させるスピンドルモータと、
第1のモードにおいて前記スピンドルモータを起動させる制御を行う第1の制御回路と、
第2のモードにおいて前記スピンドルモータを定常回転させる制御を行う第2の制御回路と、
前記第1または第2の制御回路の制御に応じて前記スピンドルモータに電流を供給することにより当該スピンドルモータを駆動する駆動回路と、
前記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路と、前記第1のモードでは前記昇圧回路によって昇圧された電源電圧を、前記第2のモードでは前記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を、前記駆動回路に供給する電源電圧として切り替える電源切替器と、
前記スピンドルモータの起動時には前記第1のモードを設定し、前記スピンドルモータの起動が完了した際には前記第1のモードから前記第2のモードに切り替え設定するコントローラと
を具備することを特徴とするディスク記憶装置。 - 前記第2の制御回路が、前記スピンドルモータを定常回転させる制御をパルス幅変調により行うパルス幅変調回路であることを特徴とする請求項1記載のディスク記憶装置。
- 前記コントローラによる前記第1または第2のモードの設定に応じて、前記第1の制御回路、前記第2の制御回路、または前記電源切替器を制御する主制御回路を更に具備することを特徴とする請求項1記載のディスク記憶装置。
- 前記コントローラは、前記第1のモードにおいて前記スピンドルモータの回転速度を監視し、当該回転速度が定常回転速度より低い予め定められた回転速度を超えた場合に、前記スピンドルモータの起動完了を判定することを特徴とする請求項1記載のディスク記憶装置。
- 前記コントローラは、前記第1のモードを設定するのに先行して前記昇圧回路を動作させ、前記第1のモードから前記第2のモードに切り替え設定後に前記昇圧回路の動作を停止させることを特徴とする請求項1記載のディスク記憶装置。
- 記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置に適用され、前記ディスクを回転させるスピンドルモータを駆動するスピンドルモータドライバにおいて、
前記スピンドルモータを起動させる制御を行う第1の制御回路と、
前記スピンドルモータの起動完了後に当該スピンドルモータを定常回転させる制御を行う第2の制御回路と、
前記第1または第2の制御回路の制御に応じて前記スピンドルモータに電流を供給することにより当該スピンドルモータを駆動する駆動回路と、
前記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を昇圧する昇圧回路と、前記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧及び前記昇圧回路によって昇圧された電源電圧のいずれか一方を、前記駆動回路に供給する電源電圧として切り替える電源切替器と、
前記第1の制御回路、前記第2の制御回路及び前記電源切替器を制御する主制御回路であって、前記スピンドルモータを起動させるための第1のモードでは、前記第1の制御回路を動作させると共に、前記昇圧回路によって昇圧された電源電圧を前記駆動回路に供給する電源電圧として前記電源切替器により切り替えさせ、前記スピンドルモータを定常回転させるための第2のモードでは、前記第1の制御回路の動作を停止させ、且つ前記第2の制御回路を動作させると共に、前記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を前記駆動回路に供給する電源電圧として前記電源切替器により切り替えさせる主制御回路と
を具備することを特徴とするスピンドルモータドライバ。 - 前記第2の制御回路が、前記スピンドルモータを定常回転させる制御をパルス幅変調により行うパルス幅変調回路であることを特徴とする請求項6記載のスピンドルモータドライバ。
- 記録媒体にディスクを用いたディスク記憶装置において、前記ディスクを回転させるスピンドルモータを駆動するスピンドルモータ駆動方法であって、
前記スピンドルモータの起動時に第1のモードを設定するステップと、
前記スピンドルモータの起動が完了した際には前記第1のモードから第2のモードに切り替え設定するステップと、
前記第1のモードにおいて前記スピンドルモータを駆動する駆動回路を制御することで、前記スピンドルモータを起動するステップと、
前記第2のモードにおいて前記駆動回路を制御することで、前記スピンドルモータを定常回転させるステップと、
前記第1のモードでは前記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧を昇圧回路によって昇圧させて、その昇圧された電源電圧を前記駆動回路に印加するステップと、
前記第2のモードでは、前記駆動回路に印加する電源電圧を、前記ディスク記憶装置の電源から供給される電源電圧に切り替えるステップと
を具備することを特徴とするスピンドルモータ駆動方法。
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