JP3853338B2 - 音声コイルモータ制御回路および音声コイルモータの電力段 - Google Patents

Description

本発明は一般に、コンピュータ大容量記憶装置におけるサーボシステム制御装置用の音声コイルモータ制御回路および音声コイルモータの電力段に関する。本発明は特に、“ハード”、“固定した”または“剛性の”ウィンチェスター（Winchester）ディスク駆動装置のアクチュエータまたはポジショナ制御装置の設計および構成に特に有効な、高度に集積されたモノリシックサーボシステム制御装置チップの一部分を形成する音声コイルモータ制御回路に関する。

ディスク駆動装置は、データ読取られ、および、またはこのようなデータが書込まれるコンピュータ大容量記憶装置である。一般に、それらは、データが種々の手段によってコード化されるランダムにアクセス可能な回転する記憶媒体、すなわちディスクを含んでいる。磁気ディスク駆動装置において、データは回転しているディスクの磁気的にハードな表面に含まれた磁界反転を含む情報のビットとしてコード化される。情報のビットは、その位置がディスクの全体的な回転に対して固定状態であるトランスデューサまたは読取り／書込み“ヘッド”が通過する媒体表面上に描かれた曲線の弧である、トラックと呼ばれる同心円中に連続的に配列される。典型的に、ディスク駆動装置は、一致して移動するように一群にされた多数の読取り／書込みヘッドによってスパンされる多数のディスクを含む。任意の所定の固定したヘッド位置に対応するこのような全てのディスクのデータトラックの集合は、“シリンダ”と定義されている。

書込み／読取りヘッドは、探索動作を行うために非常に速い速度でディスク表面を横切ってヘッド／アーム装置を移動することができる音声コイルモータに結合されたアクチュエータアーム上に取付けられる。各トラック内において、データは通常固定長のセクタに組織化される。情報データのセクタはヘッダによって先行され、一般に誤り訂正コード（“ＥＣＣ”）によって後続される。典型的に、ディスク制御装置は、データ移送の前にセクタ位置を確認するためにヘッダを使用し、ＥＣＣは、データが読取られたときに発生する可能性のある誤りを訂正することを援助する。

サーボ制御情報は、適切なデータトラック上にディスク駆動装置ヘッドを正しく位置するために利用可能でなければならない。したがって、いくつかのディスク駆動装置は、１つのディスクすなわち媒体の表面が高精度のサーボ書込み装置または類似した手段によって製造された時に永久的に記録され、それが書込まれるトラックの一致したパターン特性をそれぞれ備えた完全なサーボトラックのセットを生成する専用のサーボ制御システムを含んでいる。このトラックをスパンするヘッドは専用のサーボヘッドであり、ディスク駆動装置の位置および速度制御フィードバックループに情報を提供する。

別の技術は、情報データのブロック間における各ディスク表面のトラック上のセクタ間間隙にサーボ制御情報を埋設している、埋設サーボ技術として知られているものを使用する。埋設されたサーボシステムは、サーボ制御セクタ内に含まれたデジタルおよびアナログ情報を読取り、およびそれに応答することによって、トラック中心線に関するヘッドの微細な位置決めを実行し、連続的にトラックセンタリングを行う。

コンピュータ大容量記憶装置、特にディスク駆動装置の寸法または“形状係数”の減少に伴って、関連素子の個数を減少し、物理的な寸法を縮小する必要性が同時に生じている。このパッキング、スピンドルモータ、音声コイルモータ（ＶＣＭ）アクチュエータ等のさらに小さくなる傾向により、関連した電子装置に対する電力源要求およびチップカウントを減少することが強調されていている。同時に、スピンドルモータおよびアクチュエータの寸法の減少に関して、さらに精密な制御要求がディスクサーボ電子装置に対して課せられる。

現在のディスク駆動電子装置は、多数の集積回路モジュールを含んでいる。読取り／書込みチャンネルおよび関連したアナログ回路は、主としてディスクの情報データセクタからのデータの読取り、およびそれへのデータの書込みを容易にするように機能する。別の素子は、読取り／書込みチャンネルおよびスピンドルおよびアクチュエータの低レベルの電気・機械的な機能を制御モジュールに対してインターフェイスするために必要とされる機能を提供する。制御モジュールは、特にホストコンピュータバスに対するインターフェイスを提供する。回転している記憶媒体に関して読取り／書込みヘッドを位置するための、ディスク駆動装置スピンドルモータおよび音声コイルモータアクチュエータの“低レベル”の電気・機械的な機能は、典型的にデジタル信号プロセッサ（“ＤＳＰ”）等のあるタイプのデータプロセッサ、および適用特定集積回路（“ＡＳＩＣ”）の形態の関連した回路および電力駆動装置を備えた関連したマイクロプロセッサを含んでいる、別のモジュールまたはサブシステムによって達成される。マイクロ命令を含む電子的にプログラム可能な読取り専用メモリ（“ＥＰＲＯＭ”）は、典型的にそれらの機能を制御する時に使用するためにＤＳＰおよびマイクロプロセッサと関連している。読取り／書込みチャンネルおよびＤＳＰ／マイクロプロセッサモジュールの機能は、制御モジュールおよび関連したランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）によって制御され、それはホストインターフェイス、バッファ管理、ディスクフォーマット化およびＥＣＣ機能を行う。

ディスク駆動装置の適用および使用における現在の傾向により、小さいＶＣＭアクチュエータを制御するモジュールおよび素子の機能を強化することもまた必要とされている。ディスク駆動装置が使用されるコンピュータの性能の向上のために、さらに迅速に高い信頼性でＩ／Ｏ動作を行うというさらに大きい要求がディスク駆動装置に対して課せられている。ディスク駆動装置において、特にＶＣＭの運動制御アスペクトに関連したものに関して、もっと標準化された、さらに適用・プログラム可能な機能を提供することに対する希望もまた高まってきている。結果的に、現在の設計で直面するクロスオーバー歪および“不感帯”問題を回避するＶＣＭ制御回路および関連した電力段を提供することが強く所望されている。さらに、高度に集積された広範囲のディスク駆動装置音声コイルモータにインターフェイスすることができるＶＣＭ制御回路を提供し、一方同時に、不足電圧状態が検出された場合にアクチュエータおよびヘッドをパークする効率的な技術を提供することもまた強く所望されている。

[発明の要約]
コンピュータ大容量記憶装置ディスク駆動装置のサーボシステム用の音声コイルモータ（ＶＣＭ）制御回路は、予め定められたレベルより下に降下した制御回路への供給電圧に応答して、パーク制御信号を供給する不足電圧検出回路を含んでいる。サーボシステムと集積されていることが好ましいデータプロセッサは、音声コイルモータによってパーキング位置に関してディスク駆動装置媒体上に位置されたときに、ディスク駆動装置ヘッド／アクチュエータアーム装置の現在の位置および相対的な半径速度に関して連続的に更新される。データプロセッサは、デジタルアナログ変換器（“ＤＡＣ”）にデジタル入力を供給して、現在の位置からパーキング位置にヘッド／アクチュエータアーム装置を移動するために必要なエネルギの量を表す電気出力信号を生成する。好ましい実施例において、電気出力信号は、不足電圧状態に応答して入力またはＶＣＭ制御回路に結合される初期状態基準としてキャパシタに記憶されてもよい。ディスク駆動装置スピンドルのバック起電力（“ＢＥＭＦ”）は、パーキング動作を行うためにスピンドルモータをブレーキしている間に、音声コイルモータ制御回路に十分な電力を供給し、また音声コイルモータ電力段に対する初期状態基準に比例した電力を供給する。

本発明の改良された電力段は、能率的なＡＢ増幅器を含み、従来技術の装置が直面していたクロスオーバー歪または“不感帯”問題を生ぜずに、改良されたＶＣＭ制御を実現する。
本発明の特定の実施例において、サーボ制御システムがそれに応答するデータプロセッサおよび音声コイルモータデジタルアナログ変換器を含み、音声コイルモータの電力段に予め定められた電流レベルを供給し、音声コイルモータに結合されたデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を両方向に位置制御する、コンピュータ大容量記憶装置ディスク駆動装置のサーボ制御システム用の音声コイルモータ制御回路が提供される。さらに、音声コイルモータ制御回路は、その予め定められたレベルより下に降下した音声コイルモータ制御回路への供給電圧を示すパーク制御信号を供給するための不足電圧検出回路を含み、またサーボ制御システムはデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置のそのパーキング位置に関する現在の位置および相対的な速度についてのポジショナ情報をデータプロセッサに提供する。本発明は、データプロセッサに応答し、現在の位置からパーキング位置にデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を移動するために必要な電気エネルギの量に比例した出力信号を生成する付加的なデジタルアナログ変換器を含む、改良され、組合わせられた音声コイルモータ制御回路に関する。付加的なデジタルアナログ変換器からの出力信号レベルを維持し、パーク制御信号に応答して音声コイルモータ制御回路に出力信号レベルを供給する信号記憶システムも設けられている。

さらに、サーボ制御システムがそれに応答するデータプロセッサおよび音声コイルモータデジタルアナログ変換器を含み、音声コイルモータの電力段を通って音声コイルモータに予め定められた電流レベルを供給し、記憶媒体に関してデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を位置する、コンピュータ大容量記憶装置ディスク駆動装置のサーボ制御システムにおける音声コイルモータ制御回路用の音声コイルモータ電力段が記載されている。音声コイルモータ電力段は、第２の電圧ラインに第１の電圧ラインを結合し、第１の中間ノードをそれらの間に有する第１および第２の直列接続されたトランジスタと、第１および第２の直列接続されたトランジスタと並列であり、やはり第２の電圧ラインに前記第１の電圧ラインを結合し、第２の中間ノードをそれらの間に有し、前記音声コイルモータが前記第１および第２の中間ノードの間に結合されている第３および第４の直列接続されたトランジスタとを含んでいる。音声コイルモータは第１および第２の中間ノードの間に結合され、第１および第２の増幅器は、第１、第２、第３および第４のトランジスタの制御端子並びに第１および第２の中間ノードに駆動信号を供給し、第１および第２の電圧ラインの間に音声コイルモータを選択的に結合して、それに両方向の運動を行わせる。

本発明の方法にしたがって、サーボシステムが記憶媒体に関して音声コイルモータによって位置されたデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置の現在の位置および相対的な速度についてのポジショナ情報を含んでいる、パーク制御信号に応答してコンピュータ大容量記憶ディスク駆動装置のサーボシステムにおける音声コイルモータを制御する方法が記載されている。この方法は、ポジショナ情報を読取り、データトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置の予め定められたパーキング位置とポジショナ情報を比較し、現在の位置から記憶媒体上の予め定められたパーキング位置にデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を移動するために必要な電気エネルギの量を決定するステップを含んでいる。さらに、この方法は、データトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を移動するために必要なエネルギの量を表すデジタル信号を計算し、デジタル信号に比例した出力信号を生成するためにデジタルアナログ変換器にデジタル信号を入力し、出力信号を記憶するステップを含んでいる。その後、出力信号は、パーク制御信号に応答して、初期状態基準として前記音声コイルモータ制御回路に供給される。アクチュエータをパークする電力は、パーキング動作中にそれが回転数を落としたときに、ディスク駆動装置スピンドルのＢＥＭＦから駆動される。

本発明の上記およびその他の特徴および目的並びにそれらの達成方法は、以下の特定の実施例の説明および添付図面を参照することによってさらに明らかになり、また最も良く理解されるであろう。
［好ましい実施例の説明］
図１を参照すると、本発明による音声コイルモータ（“ＶＣＭ”）制御回路10が示されている。ＶＣＭ制御回路10は、コンピュータ大容量記憶ディスク駆動装置の低レベルの機能を制御する単一のモノリシック集積回路の一部を形成することができる。

ＶＣＭ制御回路10は、デジタル信号プロセッサ（“ＤＳＰ”）であってもよいサーボシステムデータプロセッサによって制御されるＶＣＭデジタルアナログ変換器（“ＤＡＣ”）12を適切な部分に含んでいる。ＶＣＭ ＤＡＣ12は、スイッチング装置16の１つの端子に入力するためにＶＣＭ ＤＡＣ出力ライン14にアナログ出力信号を供給する。スイッチング装置16によって、ＶＣＭ ＤＡＣ12の出力信号はスイッチング装置18の共通の端子および増幅器24の入力ノード22に直列接続された抵抗20に供給されることができる。増幅器24は、基準電圧源（示されていない）に結合された第２入力を有する。

増幅器24の出力信号は、出力信号ライン26を通って増幅器28および30の入力部に供給される。増幅器28の出力信号は、ＶＰＰ出力ライン32、ＣＭＰ出力ライン34およびＶＮＰ出力ライン36に現れる。ＶＰＰ出力ライン32は、以下さらに詳細に説明するように、電力段の音声コイルモータの正のＰチャンネルゲートに増幅器28からの駆動信号を供給する。ＣＭＰ出力ライン34は音声コイルモータに対して正の接続を行い、一方ＶＮＰ出力ライン36は音声コイルモータの正のＮチャンネルゲートに駆動信号を供給する。同様にして、ＶＮＰ出力ライン38は増幅器30から音声コイルモータの負のＰチャンネルゲートに駆動信号を供給する。以下において全てさらに詳細に説明するように、ＣＭＮ出力ライン40は音声コイルモータの負の側に対して接続を行い、一方ＶＮＮ出力ライン42は音声コイルモータの負のＮチャンネルゲートに駆動信号を供給する。

ＶＣＭ制御回路10はまた不足電圧検出およびパーク論理回路44を含んでいる。不足電圧検出およびパーク論理回路44は、ＶＣＭ制御回路10を含むサーボシステムの種々のアスペクトへの電力供給が、この回路10を含むコンピュータ大容量記憶装置を連続的に動作させるのに十分であるか否かを回路に決定させることができる入力を受信する。不足電圧検出およびパーク論理回路44は、サーボシステムのデータプロセッサを含む別の素子が不足電圧検出およびパーク論理回路44に、パークライン58上にパーク信号を出力することによって必要とされるようなＶＣＭアクチュエータおよびヘッド／アーム装置をパークするように命令するパーク入力46を受信する。Ｖ_dd感知入力48は外部抵抗接続を行い、Ｖ_dd電圧の電圧源が予め定められたトリップ点の下に降下しているか否かを決定する。同様に、Ｖ_bb感知入力50は外部抵抗接続用の点を提供し、Ｖ_bb電圧の電圧源が同様に予め定められたトリップ点より下に降下しているか否かを決定する。

パーク信号としてパークライン58上に現れる不足電圧検出およびパーク論理回路44の出力は、１つの入力としてスイッチング装置64に供給され、同時にスイッチング装置16および56に対して制御入力を供給する。
ＶＣＭ制御回路10が一部分を形成するサーボシステムのデータプロセッサによって制御されるパークＤＡＣ52は、スイッチング装置56の１つの端子への入力に対してパークＤＡＣ出力ライン54にアナログ出力信号を供給する。スイッチング装置56の共通の端子は、以下さらに詳細に説明するように、ＣＰＡＲＫライン74によってＶＣＭ制御回路10の出力に結合され、それに結合された外部キャパシタ（破線で示された）を充電する。スイッチング装置56の付加的な端子は、示されているように増幅器60を通ってスイッチング装置16の残りの端子に結合される。

ＶＣＭ制御回路10に対する付加的な入力は、ブレーキ遅延ライン62で供給され、ＶＣＭ制御回路10がその一部分を形成するサーボシステムからの信号に応答してスイッチング装置64を制御する。スイッチング装置64の付加的な端子は内部抵抗68を通ってブレーキ遅延パッド66に接続される。ブレーキ遅延パッド66は、ブレーキ信号を供給するためにコンピュータ大容量記憶装置スピンドルプレドライバー段に接続される。内部キャパシタ70は、回路接地部にブレーキ遅延パッド66を結合する。ブレーキ遅延パッド66は、スイッチング装置64を通ってブレーキ遅延ライン62上の信号によってエネーブルされたとき、コンピュータ大容量記憶装置のスピンドルブレーキ動作をスタートする内部時定数を変化するように外部キャパシタを接続するために使用される。ＶＣＭ制御回路10への付加的な制御入力は、スイッチング装置18を制御するためにＶ ＥＸＧＭ入力ライン72で供給される。Ｖ ＥＸＧＭ入力ライン72上の信号は、スイッチング装置18が、示されているＶＣＭ補償１（“ＶＣＯＭＰ１”）入力においてＲＧＭ_x入力ライン76と入力ノード22との間に接続された外部抵抗によってＶＣＭのトランスコンダクタンスを制御することを可能にする。

ＶＣＭ制御回路10への付加的な入力は、出力ライン26に結合されたＶＣＭ補償２（“ＶＣＯＭＰ２”）入力である。ＶＣＭ制御回路10へのＶＣＯＭＰ１およびＶＣＯＭＰ２入力は、音声コイルモータの選択的な補償がＶＣＭ制御回路10への外部素子の接続により行われることを可能にする。増幅器24への付加的なエネーブリング入力は、上記の別出願の米国特許出願明細書にさらに詳細に説明されているように、スピンドルシステムから発生されたバックＥＭＦ（“ＢＥＭＦ”）電圧を結合するようにＶＢＥＭＦ入力ライン94で供給される。

ＶＣＭ制御回路10へのさらに別の入力は、増幅器82および84の並列接続された入力に接続されたＶＳＥＮ＋入力78およびＶＳＥＮ−入力80を含む。ＶＳＥＮ＋入力78およびＶＳＥＮ−入力80は、以下さらに詳細に説明するように、ＶＣＭ電力段の感知抵抗に対するそれぞれ正および負の接続部である。増幅器82の出力は、抵抗90を通って増幅器24の入力ノード22に感知フィードバックライン88で供給される。同様に、ＶＳＥＮＧＮ入力ライン86に現れる入力信号によって制御された利得を有する増幅器84の出力は、上記の別出願明細書にさらに詳細に示されているように、ディスク駆動サーボシステムのアナログデジタル変換器（“ＡＤＣ”）部分への入力のためにＡＤＣ ＣＨ７ライン92に現れる。

さらに図２を参照すると、ＶＣＭ制御回路10の電力段100が示されている。電力段100は、トランジスタ102，104，106および108を含む“Ｈ”スイッチ回路を含む。直列接続されたトランジスタ102および104は回路接地部にＶ_dd電圧の電圧源を結合し、ＣＭＰ出力ライン34に結合された中間ノードをそれらの間に有している。同様に、トランジスタ106および108の直列接続は回路接地部にＶ_ddを結合し、ＣＭＰ出力ライン40に結合された中間ノードをそれらの間に有している。示された電力段100の実施例において、トランジスタ102および106はＰチャンネルトランジスタであり、トランジスタ104および108はＮチャンネルトランジスタである。

電力段100への入力は、ＶＣＭ ＤＡＣ12からの直線信号路のこの簡単化された図に示されているように、図１に関して前に説明され、ここではインバータ116のみによって表されている回路を通って、前に説明されたように増幅器28および30に供給される。ここではノード114として示される図２の実施例におけるＶＣＭ ＤＡＣ12の出力は、増幅器30に駆動信号を供給し、一方ノード118として定められたインバータ116の出力端子は、増幅器28に反転された駆動信号を供給する。

ＶＰＰ出力ライン32は、トランジスタ102のゲートを駆動し、一方ＶＮＰ出力ライン36はトランジスタ104のゲートを駆動する。ＣＭＰ出力ライン34は、トランジスタ102，104，106および108によって限定された“Ｈ”回路を横切って抵抗112と直列に接続された音声コイルモータ110を直接駆動するために使用される。

同様に、ＶＰＮ出力ライン38は、トランジスタ106のゲートを駆動し、一方ＶＮＮ出力ライン42はトランジスタ108のゲートを駆動する。ＣＭＮ出力ライン40は、示されているように抵抗112とのその接続部で“Ｈ”スイッチ回路に接続されている。動作において、電力段100の“Ｈ”スイッチ回路は、例えばトランジスタ108と共にトランジスタ102を、或いはトランジスタ104と共にトランジスタ106を付勢することによって、音声コイルモータ110を通って電圧を両方向に操縦し、一方ＣＭＰ出力ライン34およびＣＭＮ出力ライン40の選択的な使用により音声コイルモータ110を直接駆動するように機能する。音声コイルモータ110を通った電流は、前に説明されたように増幅器82への入力として、ＶＳＥＮ＋入力ライン78およびＶＳＥＮ−入力ライン80上の抵抗112間における電圧降下によって感知される。増幅器82の出力は、前に説明されたようにＶＣＭ ＤＡＣ12の出力においてＶＣＭ制御回路10の増幅器段の入力にフィードバックされる。

図３を参照すると、コンピュータ大容量記憶装置ディスク駆動装置200と関連してＶＣＭ制御回路10の使用を示した簡単化された機能ブロック図が示されている。ディスク駆動装置200は、ヘッド／ディスク装置（“ＨＤＡ”）202および関連した読取り／書込み（“Ｒ／Ｗ”）チャンネル216、並びにＶＣＭ制御回路10を含むサーボシステム制御装置218を適切な部分に含んでいる。付加的な電気素子は、半導体メモリ、制御装置および付加的なマイクロ制御素子（示されていない）を備えたディスク駆動装置200に含まれている。

ＨＤＡ202は、単なる例示に過ぎないが、多数の読取り／書込みヘッド206によってデータが書込まれ、および、またはデータが読取られる１以上の磁気ディスク204を含む。ヘッド206は、磁気ディスク204がスピンドルモータ224によって回転されたときに、音声コイルモータ110によって制御されたアクチュエータ208によって、磁気ディスク204の表面上の所望の位置に配置されることができる。ヘッド206によって磁気ディスク204の表面から読取られたデータは、前置増幅器212への入力のためにライン210で電気信号として供給され、次にこの増幅器212はライン214でＲ／Ｗチャンネル216に出力を供給する。データは、一般に情報データおよび埋設されたサーボ技術を使用するディスク駆動装置200中のサーボデータを含んでいる。

Ｒ／Ｗチャンネル216は、ヘッド206によって磁気ディスク204から読取られた情報に対応したサーボデータをサーボシステム制御装置218に結合し、サーボシステム制御装置218においてそれはデータプロセッサ220によって処理され、磁気ディスク204の表面に関するヘッド206の位置および任意の所定の瞬間における磁気ディスクＩＤおよびＯＤに関するヘッド206の相対的な速度を確認する。この情報は、以下さらに詳細に説明されるように、ヘッド206を正しくパークするために使用される。さらにデータプロセッサ220は、同じサーボデータの処理を通じてスピンドルモータ224によって制御されているときの磁気ディスク204の回転速度を確認し、またスピンドルモータ制御回路222によってこの回転速度を正しく制御することができる。

動作において、スピンドルモータＢＥＭＦと共にＶＣＭ制御回路10は、不足電圧検出およびパーク論理回路44によって感知される不足電圧状態の場合に、ディスク駆動装置アクチュエータおよびヘッド装置をパークするために音声コイルモータ110に必要な電流を供給する。上記の別出願明細書に記載されているようにサーボシステムデータプロセッサは、回転しているディスク表面に関するディスク駆動装置ヘッドの位置を常に知っている。さらに、それはまたディスク内径（“ＩＤ”）およびディスク外径（“ＯＤ”）に関するディスク駆動装置ヘッドの相対的な運動について連続的に更新される。したがって、最も頻繁なケースのように、ディスク駆動装置に対するヘッドパーキング領域がディスクＩＤに隣接した場合、サーボシステムデータプロセッサは、その特定の領域からのヘッドの半径距離、およびしたがってヘッドパーキング領域に向かうまたはそこから離れる任意の現在の運動を知っている。

この情報を使用して、データプロセッサは、パークＤＡＣ52にデジタル情報を連続的に供給し、例えば図１に示されている位置でスイッチング装置56を通ってＣＰＡＲＫライン74でＶＣＭ制御回路10に接続されたキャパシタを充電する。この外部キャパシタに対する電圧を連続的に更新することによって、パークＤＡＣ52は、このキャパシタが初期状態基準として機能するように記憶された正しい電荷を有し、不足電圧検出およびパーク論理回路44からのパークライン58上のパーク信号によりスイッチング装置56が増幅器60を通ってスイッチング装置16にＣＰＡＲＫライン74を接続したときに、スピンドルモータＢＥＭＦが、アクチュエータおよびヘッド装置と共に音声コイルモータ110をディスクパーキングゾーンに移動することを確実にする。このようにして、スピンドルモータＢＥＭＦと共にＣＰＡＲＫライン74に接続された外部キャパシタに記憶された初期状態基準電荷は、増幅器24を通って十分な電力を供給し、図２の電力段100をエネーブルして、音声コイルモータ110を適切な方向に適切な距離だけ移動させ、その後スピンドルモータがディスク媒体の回転を停止するためにブレーキがかけられたときに、ディスク駆動装置ヘッドがディスクＩＤに隣接したディスク表面上に降りることを可能にするように適切に減速させる。

パークＤＡＣ52の機能と共に、増幅器24へのＶＢＥＭＦ入力94は、十分な電力が増幅器24によって受取られ、またスピンドルモータが遅くなり、その回転を停止したときにそのＢＥＭＦからのアナログ回路である、ＶＣＭ制御回路10の残りものによって受取られることを確実にする。ＶＣＭ制御回路10に対するパーキング技術の動作は、ＣＡＰＲＫライン74に接続されたキャパシタに関して説明されてきたが、その代わりにディスクパーキング領域に関してヘッドアクチュエータ装置の距離および相対的な速度に比例するように初期状態基準信号レベルを維持するための別の手段が使用されてもよいことに留意すべきである。現在考えられている別の構成は、外部キャパシタの代わりのラッチの使用を含む。

不足電圧検出およびパーク論理回路44は、種々の状態に応答してパークライン58でパーク信号を供給し、例えばサーボシステムのデータプロセッサが、音声コイルモータ110がヘッドアクチュエータ装置をパークすることを要求した場合に、パークビットが、例えば前に説明されたようにスイッチング装置56に増幅器60の入力に対してＣＰＡＲＫライン74を接続させるパーク入力46を供給するように設定される。さらに、Ｖ_dd感知入力48（例えば12ボルト供給ライン）上の不足電圧状態またはＶ_bb感知入力50（例えば５ボルト供給ライン）上で感知される低電圧状態の検出は、パークＤＡＣ52の記憶された出力にしたがって音声コイルモータ110を駆動することによって、不足電圧検出およびパーク論理回路44にアクチュエータ／ヘッド装置のパーキングを開始させる不足電圧状態として同様に感知される。

電力段100に関して、通常の音声コイルモータ制御システムに関する重大な問題は、結果的に増幅器24の等価なものの入力ノードで正電圧を生じさせる、音声コイルモータＤＡＣにおけるオフセットにより発生させられるクロスオーバー歪である。このオフセットおよび結果的な電圧は、音声コイルモータにおける電流が決してゼロに減少せず、サーボシステム全体において重大な問題を生じさせる可能性が高いことを意味する。このオフセットをゼロ以下にする通常の技術は、結果的に、音声コイルモータがある範囲の入力にわたって駆動されることができない“不感帯”を生じさせる。ＡＢ級電力段に近づくために本発明のＶＣＭ制御回路10の電力段100を使用することによって、増幅器28に電流を通過させることによって電流が音声コイルモータ110中に駆動されることができ、同時に、電流は増幅器30を通って低下される。このようにして、トランジスタ102，104，106および108のゲートは常に対称的に駆動され、それによってクロスオーバー歪を制限し、“不感帯”問題を回避する。

ブレーキ遅延ライン62は、ディスク駆動装置サーボシステムの特定の適用によって決定されるように、スイッチング装置64を機能的に制御して、ディスク駆動装置スピンドルモータのダイナミックブレーキングを開始するサーボシステムデータプロセッサによって設定されたビットに応答してＶＣＭ制御回路10に入力を供給する。ブレーキ遅延パッド66は、外部キャパシタの接続が、内部キャパシタ70とそれを並列に配置することによってダイナミックブレーキングの速度を変化することを可能にする。

増幅器24の入力ノード22および出力ライン26にそれぞれ接続されたＶＣＭ制御回路10へのＶＣＯＭＰ１およびＶＣＯＭＰ２入力は、音声コイルモータ110のインダクタンスおよび直列抵抗112の存在から生じた全体のシステム伝達関数の極性を補償する。抵抗およびキャパシタは、このような極性によって発生させられた位相遅延の補償を行うために増幅器24と並列に配置される。増幅器24の直ぐ近くに補償装置を置くことによって、抵抗およびキャパシタの小さい値は補償を行うために使用される。

入力ノード22に接続されたＶＣＯＭＰ１およびＲＧＭ_x入力76は、電力増幅器全体の利得を変化するように外部抵抗を抵抗20と並列に配置することによって、それらの間のこのような外部抵抗の接続がシステムのトランスコンダクタンスを変化することを本質的に可能にする。

以上、本発明の原理を特定の装置により説明してきたが、上記の説明は単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を制限するものではないことが明らかに理解される。

図１は、上記の米国特許出願において図示および説明されたサーボシステムの一部分を形成する、本発明によるＶＣＭ制御回路の簡単なブロック図である。 図２は、コンピュータ大容量記憶ディスク駆動装置において音声コイルモータを駆動するための電力段と共に、図１のＶＣＭ制御回路の一部分を示した付加的な簡単化された論理ブロック図である。 図３は、コンピュータ大容量記憶ディスク駆動装置におけるサーボシステム制御装置のデータプロセッサと関連して本発明のＶＣＭ制御回路の使用を示した機能ブロック図である。

符号の説明

10…音声コイルモータ制御回路、 12…ＶＣＭデジタルアナログ変換器、 14…ＤＡＣ出力ライン、 16…スイッチング装置、 18…スイッチング装置、 20…抵抗、 22…入力ノード、 24…増幅器、 26…出力信号ライン、 28…増幅器、 30…増幅器、 32…ＶＰＰ出力ライン、 34…ＣＭＰ出力ライン、 36…ＶＮＰ出力ライン、 38…ＶＰＮ出力ライン、 40…ＣＭＮ出力ライン、 42…ＶＮＮ出力ライン、 44…パーク論理回路、 46…パーク入力、 48…感知入力、 50…感知入力、 52…パークＤＡＣ、 54…ＤＡＣ出力ライン、 56…スイッチング装置、 58…パークライン、 60…増幅器、 62…ブレーキ遅延ライン、 64…スイッチング装置、 66…ブレーキ遅延パッド、 68…内部抵抗、 70…内部キャパシタ、 72…ＥＸＧＭ入力ライン、 74…ＣＰＡＲＫライン、 76…入力ライン、 78…入力ライン、 80…入力ライン、 82…増幅器、 84…増幅器、 86…ＶＳＥＮＧＮ入力ライン、 88…感知フィードバックライン、 90…抵抗、 92…ライン、 94…ＶＢＥＭＦ入力ライン、 100…電力段、 102、104…トランジスタ、 102…トランジスタ、 104…トランジスタ、 106…トランジスタ、 108…トランジスタ、 110…音声コイルモータ、 112…抵抗、 114…ノード、 116…インバータ、 118…ノード、 200…ディスク駆動装置、 202…ＨＤＡ、 204…磁気ディスク、 206…ヘッド、 208…アクチュエータ、 210…ライン、 212…増幅器、 214…ライン、 216…書込みチャンネル、 218…サーボシステム制御装置、 220…データプロセッサ、 222…スピンドルモータ制御回路、 224…スピンドルモータ

Claims (14)

1. コンピュータ大容量記憶装置のディスク駆動に関するサーボ制御システムのため音声コイルモータ制御回路であって、前記サーボ制御システムは、
   音声コイルモータの電力段に予め定められた電流レベルを供給するための、そして回転している記憶媒体に関する前記音声コイルモータに結合されたデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を両方向に制御するための、データプロセッサおよびそれに応答する音声コイルモータデジタルアナログ変換器を含み、さらに、
   前記音声コイルモータ制御回路は、供給電圧が予め定められたレベルより下に降下している前記音声コイルモータ制御回路に対して、供給電圧を示すパーク制御信号を供給するための不足電圧検出回路を含み、そして、
   前記サーボ制御システムは、前記記憶媒体上におけるそのパーキング位置に関する前記データトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置の現在の位置および相対的な速度に関するポジショナ情報を前記データプロセッサに提供し、
   前記音声コイルモータ制御回路は、
   前記データプロセッサに応答して、前記現在の位置から前記記憶媒体上における前記パーキング位置に前記データトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を移動するために必要な電気エネルギに比例する出力信号を生成する付加的なデジタルアナログ変換器と、ここで、前記出力信号は前記データトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置の前記現在の位置および前記相対的な速度が変化するとき値が変化し、
   前記付加的なデジタルアナログ変換器によって生成された、前記現在の位置から前記パーキング位置に前記データトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を移動するために必要な電気エネルギに比例する前記出力信号を記憶し、そして前記パーク制御信号に応答して前記音声コイルモータの電力段に前記出力信号レベルを供給するする信号記憶システムとを含み、
   前記音声コイルモータの電力段は、
   第２の電圧ラインに第１の電圧ラインを結合する第１の中間ノードをそれらの間に有する第１および第２の直列接続されたトランジスタと、
   前記第１および第２の直列接続されたトランジスタと並列であり、前記第２の電圧ラインに前記第１の電圧ラインを結合し、第２の中間ノードをそれらの間に有し、前記音声コイルモータが前記第１および第２の中間ノードの間に結合されている第３および第４の直列接続されたトランジスタと、そして
   前記第１、第２、第３および第４のトランジスタの制御端子並びに前記第１および第２の中間ノードに駆動信号を供給し、前記第１および第２の電圧ラインの間に前記音声コイルモータを選択的に結合する第１および第２の増幅器とを具備している音声コイルモータ制御回路。
2. 前記第１および第２の増幅器は、前記音声コイルモータを通って電流を交互に供給および吸引するようにそれぞれ動作する請求項１記載の音声コイルモータ制御回路。
3. さらに、前記音声コイルモータから前記音声コイルモータ電力段の入力へのフィードバック路を具備している請求項１記載の音声コイルモータ制御回路。
4. 前記フィードバック路は、前記第１および第２の中間ノード間において前記音声コイルモータと直列の感知抵抗を含んでいる請求項３記載の音声コイルモータ制御回路。
5. さらに、前記フィードバック路は、前記感知抵抗と並列の第１および第２の入力と、前記音声コイルモータの電力段の前記入力に結合された出力とを有する増幅器を含んでいる請求項４記載の音声コイルモータ制御回路。
6. 前記増幅器の前記出力は前記音声コイルモータの電力段の前記入力に抵抗性結合されている請求項５記載の音声コイルモータ制御回路。
7. コンピュータ大容量記憶装置のディスク駆動に関するサーボ制御システムにおける音声コイルモータ制御回路により制御される音声コイルモータの電力段であって、ここで
   前記サーボ制御システムはデータプロセッサおよびこれに応答する音声コイルモータデジタルアナログ変換器を含み、該変換器は記憶媒体に関してデータトランスデューサおよびアクチュエータアーム装置を配置するために、前記音声コイルモータの電力段を通して前記音声コイルモータに供給される選択された電流レベルの電流を生じさせるアナログ信号を発生し、
   第１の電圧ラインを第２の電圧ラインに結合し、そして第１の中間ノードをそれらの間に有する第１および第２の直列接続されたトランジスタと、
   前記第１および第２の直列接続されたトランジスタと並列であり、前記第１の電圧ラインを前記第２の電圧ラインに結合し、そして第２の中間ノードをそれらの間に有し、前記音声コイルモータが前記第１および第２の中間ノードの間に結合されている、第３および第４の直列接続されたトランジスタと、
   音声コイルモータデジタルアナログ変換器によって発生するようにされた選択された電流レベルの前記電流を受信するために結合され、前記第１、第２、第３および第４のトランジスタの制御端子並びに前記第１および第２の中間ノードに駆動信号を供給して前記第１および第２の電圧ラインの間に前記音声コイルモータを選択的に結合する第１および第２の増幅器と、
   を具備する音声コイルモータの電力段。
8. 前記第１および第２の増幅器は、前記音声コイルモータを通って電流を交互に供給および吸引するようにそれぞれ動作する請求項７記載の音声コイルモータの電力段。
9. さらに、前記音声コイルモータから前記音声コイルモータ電力段の入力へのフィードバック路を具備している請求項７記載の音声コイルモータの電力段。
10. 前記フィードバック路は、前記第１および第２の中間ノード間において前記音声コイルモータと直列の感知抵抗を含んでいる請求項９記載の音声コイルモータの電力段。
11. さらに、前記フィードバック路は、前記感知抵抗と並列の第１および第２の入力と、前記音声コイルモータの電力段の前記入力に結合された出力とを有する増幅器を含んでいる請求項１０記載の音声コイルモータの電力段。
12. 前記増幅器の前記出力は前記音声コイルモータの電力段の前記入力に抵抗性結合されている請求項１１記載の音声コイルモータの電力段。
13. さらに、前記音声コイルモータの電力段のトランスコンダクタンス係数を選択的に変化する手段を具備している請求項７記載の音声コイルモータの電力段。
14. さらに、スピンドルモータのブレーキ動作中に前記音声コイルモータの電力段にバックＥＭＦ電圧を供給するために、前記ディスク駆動装置の前記スピンドルモータに結合された手段を具備している請求項７記載の音声コイルモータの電力段。
    
    

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