JP3307543B2 - モータ制御装置およびディスク駆動装置 - Google Patents
モータ制御装置およびディスク駆動装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
- G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
- G11B19/28—Speed controlling, regulating, or indicating
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B19/00—Driving, starting, stopping record carriers not specifically of filamentary or web form, or of supports therefor; Control thereof; Control of operating function ; Driving both disc and head
- G11B19/20—Driving; Starting; Stopping; Control thereof
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Rotational Drive Of Disk (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ制御装置お
よびディスク装置に係り、特にハード・ディスク装置の
ようにモータ回転速度の高度な制御が要求される装置に
関する。
よびディスク装置に係り、特にハード・ディスク装置の
ようにモータ回転速度の高度な制御が要求される装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的なディスク装置において、ディス
クを回転させる駆動機構としてスピンドル・モータが使
用される。ディスクを一体的に保持したハブをスピンド
ル・モータに固定し、モータの回転をハブに伝達するこ
とでディスクの高速回転（例えば５４００ｒｐｍ）を達
成する。ディスク上にはヘッドが所定の間隔を保持して
浮上し、所望のトラックに位置決めされトラックに記録
されたデータの読み取りまたは書き込みが実行される。
ディスクの回転が規則正しく実行されないとヘッドによ
るトラック追従が困難となり、データの読み取り、また
は書き込み時にエラーが発生する。従って、ディスク駆
動機構に要求される基本性能の１つは安定した高速回転
を維持することである。
クを回転させる駆動機構としてスピンドル・モータが使
用される。ディスクを一体的に保持したハブをスピンド
ル・モータに固定し、モータの回転をハブに伝達するこ
とでディスクの高速回転（例えば５４００ｒｐｍ）を達
成する。ディスク上にはヘッドが所定の間隔を保持して
浮上し、所望のトラックに位置決めされトラックに記録
されたデータの読み取りまたは書き込みが実行される。
ディスクの回転が規則正しく実行されないとヘッドによ
るトラック追従が困難となり、データの読み取り、また
は書き込み時にエラーが発生する。従って、ディスク駆
動機構に要求される基本性能の１つは安定した高速回転
を維持することである。
【０００３】ディスク装置のモータ回転速度制御として
は、目標周波数あるいは目標位相と計測されたモータの
実際の回転速度に同期する周波数あるいは位相とを比較
し、その差にもとづいてモータの駆動電流を制御する方
法が一般的である。そのような方法は、いわゆるフエイ
ズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）制御、あるいは周波数ロ
ック・ループ（ＦＬＬ）制御と呼ばれている。図１に一
般的なＦＬＬによるモータの制御のブロック図を示す。
は、目標周波数あるいは目標位相と計測されたモータの
実際の回転速度に同期する周波数あるいは位相とを比較
し、その差にもとづいてモータの駆動電流を制御する方
法が一般的である。そのような方法は、いわゆるフエイ
ズ・ロック・ループ（ＰＬＬ）制御、あるいは周波数ロ
ック・ループ（ＦＬＬ）制御と呼ばれている。図１に一
般的なＦＬＬによるモータの制御のブロック図を示す。
【０００４】図１において、目標周波数と、測定周波数
が周波数比較器１２に入力され、その出力がチャージ・
ポンプ１４に与えられる。チャージ・ポンプ１４は入力
周波数差に応じてループ・フイルタ１６へ出力する電流
を制御する。チャージ・ポンプ１４によって制御された
出力はループ・フィルタ１６に与えられ、波形整形され
る。この出力が駆動回路１８に与えられ、駆動回路１８
の出力であるモータ駆動電流を制御する。このようにし
て制御された駆動電流により、モータ２０が回転され
る。モータ２０の回転速度はＶ／Ｆ（速度／周波数）コ
ンバータ２２によって周波数に変換され、測定周波数と
して周波数比較器１２に入力される。図１のブロック図
をフィードバック制御の各要素利得等を用いて表現した
ブロック線図として表すと図２のようになる。
が周波数比較器１２に入力され、その出力がチャージ・
ポンプ１４に与えられる。チャージ・ポンプ１４は入力
周波数差に応じてループ・フイルタ１６へ出力する電流
を制御する。チャージ・ポンプ１４によって制御された
出力はループ・フィルタ１６に与えられ、波形整形され
る。この出力が駆動回路１８に与えられ、駆動回路１８
の出力であるモータ駆動電流を制御する。このようにし
て制御された駆動電流により、モータ２０が回転され
る。モータ２０の回転速度はＶ／Ｆ（速度／周波数）コ
ンバータ２２によって周波数に変換され、測定周波数と
して周波数比較器１２に入力される。図１のブロック図
をフィードバック制御の各要素利得等を用いて表現した
ブロック線図として表すと図２のようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１に示すようなＦＬ
ＬまたはＰＬＬによるモータ回転速度制御装置における
問題点は高速な過渡応答が困難なことである。すなわち
等速運動に入るまでの時間が長くなるということで、こ
れはＰＬＬまたはＦＬＬ中にあるループ・フイルタの時
定数に起因するものである。昨今のハード・ディスクの
スピンドル・モータに使用されるモータのように高速で
かつ精度の高い回転を達成しようとする場合、高い周波
数のノイズの影響を小さくする必要がある。ノイズの影
響を排除するためには利得を制限する必要があり、その
結果、時定数を小さくすることができない。従って、高
速な過渡応答の達成は困難となる。
ＬまたはＰＬＬによるモータ回転速度制御装置における
問題点は高速な過渡応答が困難なことである。すなわち
等速運動に入るまでの時間が長くなるということで、こ
れはＰＬＬまたはＦＬＬ中にあるループ・フイルタの時
定数に起因するものである。昨今のハード・ディスクの
スピンドル・モータに使用されるモータのように高速で
かつ精度の高い回転を達成しようとする場合、高い周波
数のノイズの影響を小さくする必要がある。ノイズの影
響を排除するためには利得を制限する必要があり、その
結果、時定数を小さくすることができない。従って、高
速な過渡応答の達成は困難となる。
【０００６】近年のディスク装置、特にパソコン等の小
型の装置においては、消費電力を減少させるためディス
クに対するアクセスが所定時間無かった場合、スピンド
ル・モータへの供給電流を減少させてモータを低速回転
としたり、あるいは供給電流をストップし、モータの回
転を停止させることが行われている。このような省電力
型の装置においてはモータの停止状態あるいは低速回転
中にディスクへのアクセス要求があると、ディスクの回
転を所定の回転数まで復帰させなければならない。デー
タの読み書き可能な回転速度まで復帰させた後にデータ
のアクセスが可能となるのであるから、いかに短時間で
ディスクを所定回転速度まで復帰させるかがパフォーマ
ンス向上のために重要となる。
型の装置においては、消費電力を減少させるためディス
クに対するアクセスが所定時間無かった場合、スピンド
ル・モータへの供給電流を減少させてモータを低速回転
としたり、あるいは供給電流をストップし、モータの回
転を停止させることが行われている。このような省電力
型の装置においてはモータの停止状態あるいは低速回転
中にディスクへのアクセス要求があると、ディスクの回
転を所定の回転数まで復帰させなければならない。デー
タの読み書き可能な回転速度まで復帰させた後にデータ
のアクセスが可能となるのであるから、いかに短時間で
ディスクを所定回転速度まで復帰させるかがパフォーマ
ンス向上のために重要となる。
【０００７】本発明は、モータを目標回転速度により速
く到達させることを目的とする。すなわちモータの起動
時、あるいは一時停止状態または低速回転状態にあるス
ピンドル・モータをデータのアクセス可能な高速回転状
態へより早く到達させることを目標とする。
く到達させることを目的とする。すなわちモータの起動
時、あるいは一時停止状態または低速回転状態にあるス
ピンドル・モータをデータのアクセス可能な高速回転状
態へより早く到達させることを目標とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明におけるモータの
速度制御装置は、過渡状態、すなわちモータ停止等の状
態から高速回転にる至までの期間、計測されたモータの
回転周波数と目標周波数との差をデイジタル・フイルタ
に入れ、その出力を目標回転周波数に加えることで、過
渡特性を改善する。
速度制御装置は、過渡状態、すなわちモータ停止等の状
態から高速回転にる至までの期間、計測されたモータの
回転周波数と目標周波数との差をデイジタル・フイルタ
に入れ、その出力を目標回転周波数に加えることで、過
渡特性を改善する。
【０００９】本発明のディスク装置におけるモータ制御
は計測された現在のモータの回転速度から得られる周波
数と目標周波数との周波数差、または位相差をデイジタ
ル・フイルタに入力し、その出力をＰＬＬ回路またはＦ
ＬＬ回路に予め設定された目標周波数あるいは目標位相
に加算し、この加算された周波数または位相を新たな調
整目標周波数または調整目標位相として設定する。この
新たな調整目標周波数または調整位相をＰＬＬまたはＦ
ＬＬ中の比較器に入力し、この比較から得られる差分に
基づきスピンドル・モータの駆動力の制御を実行する。
本構成によれば、目標周波数または目標位相は過渡状態
において、逐次更新されることとなる。本来の最終的な
目標速度と現在のモータの回転速度との差が所定の値以
下となった場合は、最終的な一定の目標速度に対応する
周波数または位相を比較器に入力して一般的なＰＬＬま
たはＦＬＬによる制御に移行することが可能である。
は計測された現在のモータの回転速度から得られる周波
数と目標周波数との周波数差、または位相差をデイジタ
ル・フイルタに入力し、その出力をＰＬＬ回路またはＦ
ＬＬ回路に予め設定された目標周波数あるいは目標位相
に加算し、この加算された周波数または位相を新たな調
整目標周波数または調整目標位相として設定する。この
新たな調整目標周波数または調整位相をＰＬＬまたはＦ
ＬＬ中の比較器に入力し、この比較から得られる差分に
基づきスピンドル・モータの駆動力の制御を実行する。
本構成によれば、目標周波数または目標位相は過渡状態
において、逐次更新されることとなる。本来の最終的な
目標速度と現在のモータの回転速度との差が所定の値以
下となった場合は、最終的な一定の目標速度に対応する
周波数または位相を比較器に入力して一般的なＰＬＬま
たはＦＬＬによる制御に移行することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明を適用したモータ制御回路
のブロック図を図３に示す。図３上部のＦＬＬ回路は図
１に示すものと同様のものである。測定周波数が周波数
比較器１２に入力され、その出力がチャージ・ポンプ１
４に与えられる。チャージ・ポンプ１４の出力はループ
・フィルタ１６に与えられ、波形整形される。この出力
がモータ駆動機構１８に与えられ、モータ駆動機構１８
の出力であるモータ駆動電流を制御する。制御された駆
動電流により、モータ・スピンドル２０が回転される。
モータ・スピンドル２０の回転速度はＶ／Ｆコンバータ
２２によって周波数に変換され、測定周波数として周波
数比較器１２に入力される。モータの回転速度から得ら
れる計測周波数と最終的な目標周波数との差分がデイジ
タル・フイルタ３０に入力される。
のブロック図を図３に示す。図３上部のＦＬＬ回路は図
１に示すものと同様のものである。測定周波数が周波数
比較器１２に入力され、その出力がチャージ・ポンプ１
４に与えられる。チャージ・ポンプ１４の出力はループ
・フィルタ１６に与えられ、波形整形される。この出力
がモータ駆動機構１８に与えられ、モータ駆動機構１８
の出力であるモータ駆動電流を制御する。制御された駆
動電流により、モータ・スピンドル２０が回転される。
モータ・スピンドル２０の回転速度はＶ／Ｆコンバータ
２２によって周波数に変換され、測定周波数として周波
数比較器１２に入力される。モータの回転速度から得ら
れる計測周波数と最終的な目標周波数との差分がデイジ
タル・フイルタ３０に入力される。
【００１１】デイジタル・フイルタ３０は測定値にノイ
ズがあると想定して計測周波数と目標周波数との差を最
小とするように設計されたフイルタである。デイジタル
・フイルタ３０からの出力は予め設定されている目標周
波数と加算され、この加算された値が新たな調整目標周
波数としてＦＬＬ回路中の周波数比較器１２に入力さ
れ、この調整目標周波数によってＦＬＬ制御によるモー
タ電流制御が実行される。なお、以下ではＦＬＬ回路の
使用例を説明するが、ＰＬＬ回路を使用した場合でも、
周波数比較器を位相比較器に置き換え、ループ・フィル
タの特性をＰＬＬ制御用の値におきかえることによっ
て、本発明は同様に適用される。
ズがあると想定して計測周波数と目標周波数との差を最
小とするように設計されたフイルタである。デイジタル
・フイルタ３０からの出力は予め設定されている目標周
波数と加算され、この加算された値が新たな調整目標周
波数としてＦＬＬ回路中の周波数比較器１２に入力さ
れ、この調整目標周波数によってＦＬＬ制御によるモー
タ電流制御が実行される。なお、以下ではＦＬＬ回路の
使用例を説明するが、ＰＬＬ回路を使用した場合でも、
周波数比較器を位相比較器に置き換え、ループ・フィル
タの特性をＰＬＬ制御用の値におきかえることによっ
て、本発明は同様に適用される。
【００１２】図４はデイジタル・フイルタの処理例を示
す。基本目標周波数と測定周波数との差についての２つ
の連続するサンプル・データを得る。これらの２つのサ
ンプル・データについて、各々所定の乗数による演算が
なされる。その結果が加算され更新データが生成され
る。この更新データが基本目標周波数に加算され、この
結果が新たな調整目標周波数としてＦＬＬ回路中の周波
数比較器１２に入力される。
す。基本目標周波数と測定周波数との差についての２つ
の連続するサンプル・データを得る。これらの２つのサ
ンプル・データについて、各々所定の乗数による演算が
なされる。その結果が加算され更新データが生成され
る。この更新データが基本目標周波数に加算され、この
結果が新たな調整目標周波数としてＦＬＬ回路中の周波
数比較器１２に入力される。
【００１３】本発明を適用した具体的な回路の設計例を
述べる。以下の例ではモータの速度計測方法として逆起
電力（バックＥＭＦ）のゼロクロスの時間を使用した例
を示す。バックＥＭＦは、モータのロータ巻線の逆起電
力であり、モータの回転速度に比例して発生する電圧を
モータ端子より検出することによりモータの回転に同期
するパルスを得る。モータ回転に同期するパルスが得ら
れれば、他の方法、例えばセンサによる検知等の方法で
も本発明は適用可能である。
述べる。以下の例ではモータの速度計測方法として逆起
電力（バックＥＭＦ）のゼロクロスの時間を使用した例
を示す。バックＥＭＦは、モータのロータ巻線の逆起電
力であり、モータの回転速度に比例して発生する電圧を
モータ端子より検出することによりモータの回転に同期
するパルスを得る。モータ回転に同期するパルスが得ら
れれば、他の方法、例えばセンサによる検知等の方法で
も本発明は適用可能である。
【００１４】バックＥＭＦのゼロクロスとはモータの回
転時のロータの逆起電圧の変化点が中点電圧と交差する
点である。図５にバックＥＭＦのゼロクロスの計測と、
周波数比較器の出力との関係を示す。モータの逆起電力
（バックＥＭＦ）の変動電圧はモータの回転に同期す
る。計測電圧は図５の上段（ａ）のようになる。計測電
圧が中点電圧とクロスする点がゼロクロス点である。モ
ータの回転周期に同期する周波数として所定の２つのゼ
ロクロス点の間隔を計測する。計測周波数と目標周波数
とが異なる方向に差を持つ場合の例を、（Ｂ）ケース
１、（Ｃ）ケース２としてそれぞれ説明する。ケース１
は速度をさらに速める必要がある場合を示す。この場
合、周波数比較期からの出力は（ｃ）に示すようにな
る。チャージポンブはこのようなプラスの入力がある
と、定電流をループフイルタに流し込む。これによって
モータの駆動力は増加することになる。
転時のロータの逆起電圧の変化点が中点電圧と交差する
点である。図５にバックＥＭＦのゼロクロスの計測と、
周波数比較器の出力との関係を示す。モータの逆起電力
（バックＥＭＦ）の変動電圧はモータの回転に同期す
る。計測電圧は図５の上段（ａ）のようになる。計測電
圧が中点電圧とクロスする点がゼロクロス点である。モ
ータの回転周期に同期する周波数として所定の２つのゼ
ロクロス点の間隔を計測する。計測周波数と目標周波数
とが異なる方向に差を持つ場合の例を、（Ｂ）ケース
１、（Ｃ）ケース２としてそれぞれ説明する。ケース１
は速度をさらに速める必要がある場合を示す。この場
合、周波数比較期からの出力は（ｃ）に示すようにな
る。チャージポンブはこのようなプラスの入力がある
と、定電流をループフイルタに流し込む。これによって
モータの駆動力は増加することになる。
【００１５】ケース２は目標が遅い場合、すなわち回転
速度が目標を越えた場合を示す。この場合、周波数比較
期からの出力は（ｃ）に示すようになる。チャージポン
ブはこのようなマイナスの入力があると、ループフイル
タから定電流を吸い出す作用を行う。これにより、モー
タの駆動力は減少する。
速度が目標を越えた場合を示す。この場合、周波数比較
期からの出力は（ｃ）に示すようになる。チャージポン
ブはこのようなマイナスの入力があると、ループフイル
タから定電流を吸い出す作用を行う。これにより、モー
タの駆動力は減少する。
【００１６】本発明構成におけるＦＬＬ回路は以下のよ
うな手順に従って設計される。すなわち、開ルーブ利得
が１になる周波数を５Ｈｚとし、図２で示すｓ１を５／
√１０Ｈｚ、ｓ２を５√１０Ｈｚとなるように全体の系
を決める。その結果、図２で目標周波数から測定周波数
までの伝達関数Ｈ（ｓ）は一意的に決定し、 Ｈ（ｓ）＝（√10・ω2(1+s/s1))/(s3/s2+s2+√10・ω2
s/s1+√10・ω2) となる。 ここで ω＝2π×5 ある。
うな手順に従って設計される。すなわち、開ルーブ利得
が１になる周波数を５Ｈｚとし、図２で示すｓ１を５／
√１０Ｈｚ、ｓ２を５√１０Ｈｚとなるように全体の系
を決める。その結果、図２で目標周波数から測定周波数
までの伝達関数Ｈ（ｓ）は一意的に決定し、 Ｈ（ｓ）＝（√10・ω2(1+s/s1))/(s3/s2+s2+√10・ω2
s/s1+√10・ω2) となる。 ここで ω＝2π×5 ある。
【００１７】さらに本発明における特徴部分であるデイ
ジタル・フイルタを含んだ図３の全体の制御系について
設計する。周波数比較器の出力をインパルスとして、サ
ンプル時間１／６６．７(sec)で離散化すると、伝達関
数Ｈ（ｓ）は、以下のＨ（ｚ）として示される。 Ｈ（ｚ）＝(0.04z2+0.0108z)/(z3-1.85z2+1.13z-0.225) ここで、コントローラをＰＤ制御とすると、調整目標周
波数Ｘｔは以下の式によって表される。 Ｘｔ＝k1(x(n)-x0)+k2(x(n-1)-x0)+x0 ここで x(n) : 測定周波数 (t=n) x0 : 基本目標周波数 である。
ジタル・フイルタを含んだ図３の全体の制御系について
設計する。周波数比較器の出力をインパルスとして、サ
ンプル時間１／６６．７(sec)で離散化すると、伝達関
数Ｈ（ｓ）は、以下のＨ（ｚ）として示される。 Ｈ（ｚ）＝(0.04z2+0.0108z)/(z3-1.85z2+1.13z-0.225) ここで、コントローラをＰＤ制御とすると、調整目標周
波数Ｘｔは以下の式によって表される。 Ｘｔ＝k1(x(n)-x0)+k2(x(n-1)-x0)+x0 ここで x(n) : 測定周波数 (t=n) x0 : 基本目標周波数 である。
【００１８】上記調整目標周波数を求める式において、
k1、k2の最適解を得る。これらk1,K2の最適解は、例え
ば図３の制御系において、測定周波数に外乱を付加し、
さらにＦＬＬ回路へ入力する目標周波数にも外乱を付加
したモデルを想定することによって決定することができ
る。これらの外乱を入力した系においてＦＬＬ回路によ
る制御を安定化、すなわち外乱の影響が最も少なくなる
ようにデイジタルフイルタを設計することでデイジタル
フィルタの係数が決定される。換言すればシステム・ア
ウトプット（図３参照）の分散を最小にするようにデイ
ジタル・フイルタを設計する。(「最小定常分散法の提
案」信学論Ａ，vol.J76-A,No3,pp364-371,March 1993、
木坂 正志著を参照されたい。）。
k1、k2の最適解を得る。これらk1,K2の最適解は、例え
ば図３の制御系において、測定周波数に外乱を付加し、
さらにＦＬＬ回路へ入力する目標周波数にも外乱を付加
したモデルを想定することによって決定することができ
る。これらの外乱を入力した系においてＦＬＬ回路によ
る制御を安定化、すなわち外乱の影響が最も少なくなる
ようにデイジタルフイルタを設計することでデイジタル
フィルタの係数が決定される。換言すればシステム・ア
ウトプット（図３参照）の分散を最小にするようにデイ
ジタル・フイルタを設計する。(「最小定常分散法の提
案」信学論Ａ，vol.J76-A,No3,pp364-371,March 1993、
木坂 正志著を参照されたい。）。
【００１９】例えば、測定周波数ｘ（ｎ）に分散０．０
０５の白色雑音、調整目標周波数に分散１の白色雑音が
のっているとしてｋ１、ｋ２を解くと、 ｋ１＝７．８９ ｋ２＝５．５４ を得る。このとき、ｘ（ｎ）＝−１（ｎ≦０）として、
過渡応答を計算すると、モータ起動時のモータ速度と経
過時間の関係は図６で示す実線のようになる。従来のＦ
ＬＬ制御のみの場合の過渡応答（点線）と比較すると、
本発明による制御によって、より短時間にモータを所定
の回転速度まであげることが可能となることが分かる。
０５の白色雑音、調整目標周波数に分散１の白色雑音が
のっているとしてｋ１、ｋ２を解くと、 ｋ１＝７．８９ ｋ２＝５．５４ を得る。このとき、ｘ（ｎ）＝−１（ｎ≦０）として、
過渡応答を計算すると、モータ起動時のモータ速度と経
過時間の関係は図６で示す実線のようになる。従来のＦ
ＬＬ制御のみの場合の過渡応答（点線）と比較すると、
本発明による制御によって、より短時間にモータを所定
の回転速度まであげることが可能となることが分かる。
【００２０】本発明のモータ起動時または加速時におけ
るフローを図７に示す。モータ加速がスタートすると、
まず、ステップ５０１においてモータの実際の回転周波
数が計測可能な状態であるかを確認する。例えばバック
ＥＭＦにより周波数測定を実行する場合はバックＥＭＦ
のゼロクロスを測定する。回転周波数が測定可能な状態
でない場合はＮｏの判定となり、ステップ５０１を繰り
返す。ステップ５０１の判定がＹｅｓの場合、ステップ
５０２に進み、測定周波数と目標周波数との差が予め定
められた許容値を越えるか否かが判定される。一例とし
て、ここでは許容値を目標周波数の１０％としている。
すなわち、測定周波数と目標周波数との差分が目標周波
数の１０％を越えたときにはステップ５０２の判定はＹ
ｅｓとなり、ステップ５０３に進む。測定周波数と目標
周波数との差が目標周波数の１０％以下の場合はステッ
プ５０２の判定はＮｏとなり、ステップ５０４に進む。
ステップ５０３では上述した調整目標周波数Ｘｔを求め
る式に従ってＸｔが求められ、新たな目標周波数として
設定される。ステップ５０４は最終的な目標周波数が設
定され、固定目標周波数による通常のＦＬＬ制御が実行
されることとなる。
るフローを図７に示す。モータ加速がスタートすると、
まず、ステップ５０１においてモータの実際の回転周波
数が計測可能な状態であるかを確認する。例えばバック
ＥＭＦにより周波数測定を実行する場合はバックＥＭＦ
のゼロクロスを測定する。回転周波数が測定可能な状態
でない場合はＮｏの判定となり、ステップ５０１を繰り
返す。ステップ５０１の判定がＹｅｓの場合、ステップ
５０２に進み、測定周波数と目標周波数との差が予め定
められた許容値を越えるか否かが判定される。一例とし
て、ここでは許容値を目標周波数の１０％としている。
すなわち、測定周波数と目標周波数との差分が目標周波
数の１０％を越えたときにはステップ５０２の判定はＹ
ｅｓとなり、ステップ５０３に進む。測定周波数と目標
周波数との差が目標周波数の１０％以下の場合はステッ
プ５０２の判定はＮｏとなり、ステップ５０４に進む。
ステップ５０３では上述した調整目標周波数Ｘｔを求め
る式に従ってＸｔが求められ、新たな目標周波数として
設定される。ステップ５０４は最終的な目標周波数が設
定され、固定目標周波数による通常のＦＬＬ制御が実行
されることとなる。
【００２１】ステップ５０３における目標値との比較、
およびステップ５０３での判定に伴う切り換え構成をブ
ロック構成で示すと図８のようになる。測定周波数と目
標周波数との差分が条件判断ブロック４０において許容
値と比較され、この結果に基づいてスイッチ５０がオ
ン、オフする。これらの判定、切り換え等はマイクロプ
ロセッサによって実行することができる。
およびステップ５０３での判定に伴う切り換え構成をブ
ロック構成で示すと図８のようになる。測定周波数と目
標周波数との差分が条件判断ブロック４０において許容
値と比較され、この結果に基づいてスイッチ５０がオ
ン、オフする。これらの判定、切り換え等はマイクロプ
ロセッサによって実行することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明の構成によれば、Ｐ
ＬＬまたはＦＬＬによってモータの回転速度を制御する
装置において、目標速度から離れた状態、すなわち低速
回転状態または停止状態からの復帰に要する時間が短縮
され、過渡状態にあるモータの高速立ち上げが可能とな
る。
ＬＬまたはＦＬＬによってモータの回転速度を制御する
装置において、目標速度から離れた状態、すなわち低速
回転状態または停止状態からの復帰に要する時間が短縮
され、過渡状態にあるモータの高速立ち上げが可能とな
る。
【図１】ディスク装置におけるＦＬＬ回路によるモータ
制御構成を示すブロック図である。
制御構成を示すブロック図である。
【図２】ディスク装置におけるＦＬＬ回路によるモータ
制御構成を示すフイードバック線図である。
制御構成を示すフイードバック線図である。
【図３】本発明のディスク装置におけるＦＬＬ回路によ
るモータ制御構成を示すフイードバック線図である。
るモータ制御構成を示すフイードバック線図である。
【図４】本発明で使用されるデイジタル・フイルタの動
作を説明する図である。
作を説明する図である。
【図５】本発明のモータ回転周波数の測定および目標周
波数との比較について説明する図である。
波数との比較について説明する図である。
【図６】本発明のモータ制御と従来のＦＬＬ回路による
制御とのモータ起動時における過渡特性を比較した図で
ある。
制御とのモータ起動時における過渡特性を比較した図で
ある。
【図７】本発明によるモータ制御方法を示すフローであ
る。
る。
【図８】本発明によるモータ制御におけるデイジタル・
フィルタの接続および切り離しを説明するブロック図で
ある。
フィルタの接続および切り離しを説明するブロック図で
ある。
１２ 周波数比較器 １４ チャージ・ポンプ １６ ループ・フイルタ １８ 駆動回路 ２０ モータ ２２ Ｖ／Ｆ変換器 ３０ ディジタル・フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栂 健治 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本ア イ・ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 内池 寛 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本ア イ・ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 平８−98573（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−111992（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−126370（ＪＰ，Ａ) 米国特許4599545（ＵＳ，Ａ) 米国特許4739230（ＵＳ，Ａ) 米国特許5223772（ＵＳ，Ａ) 米国特許5543697（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00 G11B 19/28 H02P 5/402 H02P 5/41
Claims (10)
- 【請求項１】モータの回転速度を制御するモータ制御装
置であって、 第１入力部及び第２入力部と、出力部とを備えた周波数
ロック・ループ（ＦＬＬ）回路であって、第２入力部は
ＦＬＬ回路のフィードバック信号を受信し、フィードバ
ック信号がモータの回転速度と同期した第１の周波数を
含む、ＦＬＬ回路と、 ＦＬＬ回路の出力部と接続された第１入力部と、第２入
力部と、ＦＬＬ回路の第１入力部と接続された出力部と
を備えたフィルタ回路であって、第１入力部はフィード
バック信号を受信し、第２入力部が基本目標周波数信号
を受信し、モーター制御回路が遷移状態の間、出力部が
ＦＬＬ回路に第２の周波数を有する調整目標周波数信号
を供給し、第１の周波数と第２の周波数と差に応じてモ
ータの回転速度が変化する、 フィルタ回路とを含むモータ制御装置。 - 【請求項２】前記フィルタ回路が、 入力部と出力部を有するデジタルフィルタと、 ＦＬＬ回路の出力部と接続された第１入力部と、第２入
力部と、デジタルフィルタの第１入力部と接続された出
力部とを備えた第１回路であって、第２入力部が目標信
号を受信し、第１回路が、フィードバック信号と基本目
標周波数信号との差に基づいてデジタルフィルタに入力
信号を供給する第１回路と、 デジタルフィルタの出力部と接続された第１入力部と、
第２入力部と、ＦＬＬ回路の第１入力部と接続された出
力部とを備えた第２回路であって、第２入力部が基本目
標周波数信号を受信し、第２回路の出力部がＦＬＬ回路
に、目標周波数信号とデジタルフィルタの出力の和に基
づいて調整目標周波数信号を提供する、 第２回路とを含む請求項１記載のモータ制御装置。 - 【請求項３】さらに、フィルタ回路に接続され、調整目
標周波数信号とＦＬＬ回路の第１入力部によって受信さ
れた入力信号としての基本目標周波数信号のうち一つを
選択する選択回路を含む請求項１記載のモータ制御装置 - 【請求項４】選択回路は、フィードバック信号のと目標
周波数信号との周波数の差が所定の値より大きい場合に
は、調整目標周波数信号を選択し、フィードバック信号
と目標周波数信号との周波数の差が所定の値より小さい
場合には基本目標周波数信号を選択する、請求項３記載
のモータ制御装置。 - 【請求項５】データを記録する少なくとも一つのディス
クと、 少なくとも一つのディスクからデータをアクセスする少
なくとも一つのヘッドと、 モータの回転速度を制御する制御回路を含み、少なくと
も一つのヘッドを所望の位置を越えて位置づけることが
可能な、少なくとも一つのディスクを回転させるモータ
とを含むディスク・ドライブ装置であって、 前記制御回路が、 第１入力部及び第２入力部と、出力部とを備えた周波数
ロック・ループ（ＦＬＬ）回路であって、第２入力部は
ＦＬＬ回路のフィードバック信号を受信するよう設定さ
れており、フィードバック信号がモータの回転速度と同
期した第１の周波数を含む、ＦＬＬ回路と、 ＦＬＬ回路の出力部と接続されフィードバック信号を受
信するよう設定された第１入力部と、第２入力部と、Ｆ
ＬＬ回路の第１入力部と接続された出力部とを備えたフ
ィルタ回路であって、第２入力部が調整目標周波数信号
を受信し、モーター制御回路が遷移状態の間、出力部が
ＦＬＬ回路に第２の周波数を有する調整目標周波数信号
を供給し、第１の周波数と第２の周波数と差に応じてモ
ータの回転速度が変化するフィルタ回路とを含む、ディ
スク・ドライブ装置。 - 【請求項６】モータの回転速度を制御するモータ制御装
置であって、 第１入力部及び第２入力部と、出力部とを備えた位相ロ
ック・ループ（ＰＬＬ）回路であって、第２入力部はＰ
ＬＬ回路のフィードバック信号を受信し、フィードバッ
ク信号がモータの回転速度と同期した第１の位相を含
む、ＰＬＬ回路と、 ＰＬＬ回路の出力部と接続された第１入力部と、基本目
標位相信号を受信する第２入力部と、モーター制御回路
が遷移状態の間、出力部が第２の位相を有する調整目標
位相信号を供給する、ＰＬＬ回路の第１入力部と接続さ
れた出力部とを備えたフィルタ回路であって、第１の周
波数と第２の周波数と差に応じてモータの回転速度が変
化するフィルタ回路とを含むモータ制御装置。 - 【請求項７】前記フィルタ回路が、 入力部と出力部を有するデジタルフィルタと、 ＰＬＬ回路の出力部と接続された第１入力部と、基本目
標位相信号を受信する第２入力部と、デジタルフィルタ
の入力部と接続された出力部とを備えた第１回路であっ
て、第１回路が、フィードバック信号と基本目標位相信
号との差に基づいてデジタルフィルタに入力信号を供給
する第１回路と、 デジタルフィルタの出力部と接続された第１入力部と、
基本目標位相信号を受信する第２入力部と、ＰＬＬ回路
の第１入力部と接続された出力部とを備えた第２回路で
あって、第２回路の出力部がＰＬＬ回路に、目標位相信
号とデジタルフィルタの出力の和に基づいて調整目標位
相信号を提供する第２回路とを含む請求項６記載のモー
タ制御装置。 - 【請求項８】さらに、フィルタ回路に接続され、調整目
標位相信号とＰＬＬ回路の第１入力部によって受信され
た入力信号としての基本目標位相信号のうち一つを選択
する選択回路を含む請求項１記載のモータ制御装置 - 【請求項９】選択回路は、フィードバック信号と目標位
相信号との周波数の差が所定の値より大きい場合には、
調整目標位相信号を選択し、フィードバック信号と目標
位相信号との周波数の差が所定の値より小さい場合には
基本目標位相信号を選択する、請求項６記載のモータ制
御装置。 - 【請求項１０】データを記録する少なくとも一つのディ
スクと、 少なくとも一つのディスクからデータをアクセスする少
なくとも一つのヘッドと、 モータの回転速度を制御する制御回路を含み、少なくと
も一つのヘッドを所望の位置を越えて位置づけることが
可能な、少なくとも一つのディスクを回転させるモータ
とを含むディスク・ドライブ装置であって、 前記制御回路が、 第１入力部及び第２入力部と、出力部とを備えた位相ロ
ック・ループ（ＰＬＬ）回路であって、第２入力部はＰ
ＬＬ回路のフィードバック信号を受信し、フィードバッ
ク信号がモータの回転速度と同期した第１の位相を含
む、ＰＬＬ回路と、 ＰＬＬ回路の出力部と接続されフィードバック信号を受
信する第１入力部と、目標位相信号を受信する第２入力
部と、ＰＬＬ回路の第１入力部と接続された出力部とを
備えたフィルタ回路であって、モーター制御回路が遷移
状態の間、出力部がＰＬＬ回路に第２の位相を有する調
整目標位相信号を供給し、第１の周波数と第２の周波数
と差に応じてモータの回転速度が変化する、フィルタ回
路とを含む、ディスク・ドライブ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19858896A JP3307543B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | モータ制御装置およびディスク駆動装置 |
| US08/903,107 US5994866A (en) | 1996-07-29 | 1997-07-29 | Motor controller and disk drive unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19858896A JP3307543B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | モータ制御装置およびディスク駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1080171A JPH1080171A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3307543B2 true JP3307543B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=16393689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19858896A Expired - Fee Related JP3307543B2 (ja) | 1996-07-29 | 1996-07-29 | モータ制御装置およびディスク駆動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5994866A (ja) |
| JP (1) | JP3307543B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6603361B1 (en) * | 1999-12-30 | 2003-08-05 | Stmicroelectronics, Inc. | Method and apparatus for maintaining clock accuracy at power down |
| US20080086656A1 (en) * | 2006-10-05 | 2008-04-10 | Kuo-Hsiung Chuang | Electronic Apparatus |
| JP2009093768A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Fujitsu Ltd | 記憶装置及び記憶制御回路 |
| JP6392509B2 (ja) * | 2013-10-03 | 2018-09-19 | ローム株式会社 | モータ制御回路 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4599545A (en) | 1984-05-15 | 1986-07-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Servomotor controller |
| US4739230A (en) | 1982-07-06 | 1988-04-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device for controlling motor speed without hunting |
| US5223772A (en) | 1992-02-28 | 1993-06-29 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method and apparatus for providing the lock of a phase-locked loop system from frequency sweep |
| US5543697A (en) | 1994-10-27 | 1996-08-06 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Circuit and method for controlling the speed of a motor |
-
1996
- 1996-07-29 JP JP19858896A patent/JP3307543B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-29 US US08/903,107 patent/US5994866A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4739230A (en) | 1982-07-06 | 1988-04-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device for controlling motor speed without hunting |
| US4599545A (en) | 1984-05-15 | 1986-07-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Servomotor controller |
| US5223772A (en) | 1992-02-28 | 1993-06-29 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Method and apparatus for providing the lock of a phase-locked loop system from frequency sweep |
| US5543697A (en) | 1994-10-27 | 1996-08-06 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Circuit and method for controlling the speed of a motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5994866A (en) | 1999-11-30 |
| JPH1080171A (ja) | 1998-03-24 |
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