JP5549119B2 - ディスク駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ヘッドの緊急退避機能を備えたディスク駆動装置に関するものである。
例えばハードディスクなどのディスク記録媒体に対して再生・記録を行なう磁気ディスク装置では、アームの先端に設けられたヘッドがアームアクチュエータによってディスク上の所望の位置に移動され、データの記録・再生が行われる。
データの記録・再生を行わない状態では、例えば外部からの振動や衝撃によりヘッドがディスクの記録面と衝突しないように、ヘッドがランプと呼ばれる安全領域にリトラクト(Retract:退避)される。このように、ヘッドをランプにリトラクトしておくことで、ヘッドとディスクとが衝突することを防止できる。データの記録・再生を再開する際には、ランプにあるヘッドがディスクの記録面上の所望の位置へロードされる。
ランプには、ディスクに近い側から、上りの第1傾斜部分、水平部分、下りの第2傾斜部分が設けられている。第2傾斜部分の先が、ヘッドが保持されるパーキングエリアとなる。
アームの移動は、例えばボイスコイルモータ(VCM)等の駆動手段によってアクチュエータを駆動することにより行われる
電源遮断時にも上述したリトラクトを行う必要があるため、リトラクト動作のための電源として、例えば、電源遮断後も回転を続けるスピンドルモータの逆起電力を整流して得られる電圧が用いられる。
リトラクト動作には、例えば、VCMに一定電圧を規定時間印加して行う方式がある。この方式は、VCMに一定のトルクがかかるため、音響ノイズ発生の原因となりにくいが、細かな速度制御が難しいため、このリトラクト動作の最後において、ランプの終了地点のクラッシュストップにアクチュエータを当てて止めることになる。そのため、ヘッドの耐衝撃の信頼面から、アンロード動作の回数の上限値が低くなってしまう。
一方、アクチュエータを動かすVCMを、速度を測定しながら、一定速度制御でランプに退避させる速度制御方式がある。この方式によれば、リトラクト動作でのヘッド移動速度を制御でき、リトラクト動作の終了時においてヘッドの速度を減速することで、上記衝撃を小さくできる。
米国特許公報7,301,722
ところで、電源遮断時のリトラクト動作において、スピンドルモータの回転による逆起電力を整流して得た電圧には、電圧脈流が生じており、その電圧をそのまま用いると、電圧脈流によってVCMの駆動トルク変動が生じ、それが音響ノイズの原因になってしまうという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源遮断後に、スピンドルモータの回転による逆起電力を整流して得た電圧を利用してヘッドを速度制御方式で退避する場合に、電圧脈流による音響ノイズの発生を抑制できるディスク駆動装置を提供することにある。
上述した目的を達成するために、本発明のディスク駆動装置は、ディスク状記録媒体に関する情報の読み取り又は記録を行うヘッドを退避させる場合、前記ディスク状記録媒体の回転用の第1のモータで発生する逆起電力を整流した整流電圧を基に、前記ヘッドを動かす第2のモータの駆動電圧を発生するディスク駆動装置であって、前記ヘッドの速度を検出する検出手段と、入力される制御信号に応じて前記第2のモータに正極性又は負極性の前記駆動電圧を印加するとともに、前記駆動電圧を前記整流電圧の脈動成分に依らず一定となるように調節するモータ駆動手段と、前記ヘッドが所定の速度を有するように、前記検出手段の検出結果に応じて前記駆動電圧を制御する前記制御信号を出力する制御手段とを有する。
好適には、本発明のディスク駆動装置の前記制御手段は、前記ヘッドが所定の速度を有するように、前記検出手段の検出結果に応じて前記駆動電圧の前記極性と出力タイミングを調節する。
好適には、本発明のディスク駆動装置の前記モータ駆動手段は、前記駆動電圧が前記制御信号に応じて設定される参照電圧に近づくように調節し、前記制御手段は、前記ヘッドが所定の速度を有するように、前記検出手段の検出結果に応じて前記参照電圧を設定する前記制御信号を更に出力する。
好適には、本発明のディスク駆動装置は、前記整流電圧を供給する第1の電圧供給ライン及び第2の電圧供給ラインを有し、前記モータ駆動手段は、前記第2のモータに前記正極性の駆動電圧を印加する場合、前記第2のモータの第1の入力ノードを前記第1の電圧供給ラインに接続し、前記第2のモータに前記負極性の駆動電圧を印加する場合、前記第2のモータの第2の入力ノードを前記第1の電圧供給ラインに接続する第1の駆動電圧供給手段と、前記第2のモータに前記正極性の駆動電圧を印加する場合、当該駆動電圧が前記参照電圧に近づくように前記第2の入力ノードと前記第2の電圧供給ラインとの間に生じる電圧を調節し、前記第2のモータに前記負極性の駆動電圧を印加する場合、当該駆動電圧が前記参照電圧に近づくように前記第1の入力ノードと前記第2の電圧供給ラインとの間に生じる電圧を調整する第2の駆動電圧供給手段とを含む。
好適には、本発明のディスク駆動装置の前記検出手段は、前記モータ駆動手段が前記第2のモータに前記駆動電圧を印加していない期間に、前記第2のモータが発生する逆起電力を検出する。
好適には、本発明のディスク駆動装置は、前記ヘッドを退避させる場合に、前記第1のモータを構成する多相のコイルで生じた逆起電力を整流した前記整流電圧を前記第1の電圧供給ラインと前記第2の電圧供給ラインとの間に出力する整流回路を更に有する。
好適には、本発明のディスク駆動装置の前記第1の駆動電圧供給手段は、前記第1の電圧供給ラインと前記第1の入力ノードとの間に設けられた第1のトランジスタと、前記第1の電圧供給ラインと前記第2の入力ノードとの間に設けられた第2のトランジスタとを有し、前記第2の駆動電圧供給手段は、前記第1の入力ノードと前記第2の電圧供給ラインとの間に設けられた第3のトランジスタと、前記第2の入力ノードと前記第2の電圧供給ラインとの間に設けられた第4のトランジスタと、前記第1の入力ノードと前記第2の入力ノードとの電位差が前記参照電圧に近づくように、前記第3のトランジスタおよび前記第4のトランジスタのうち前記極性に応じて選択したトランジスタを制御するトランジスタ制御手段とを有する。
好適には、本発明のディスク駆動装置は、アンロード動作において、前記第1及び第4のトランジスタがオフ、前記第2のトランジスタがオンし、前記トランジスタ制御手段が前記第3のトランジスタを選択して制御し、ロード動作において、前記第1のトランジスタがオン、前記第2及び第3のトランジスタがオフし、前記トランジスタ制御手段が前記第4のトランジスタを選択して制御する。
本発明によれば、電源遮断後に、スピンドルモータの回転による逆起電力を整流して得た電圧を利用してヘッドを速度制御方式で退避する場合に、電圧脈流による音響ノイズの発生を抑制できるディスク駆動装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施形態に係るHDD制御装置の全体構成図である。 図2は、図1に示すスピンドルモータ、SPM−FET回路およびRETSPMドライバの構成図である。 図3は、図1に示すSPM−FET回路の動作を説明するための図である。 図4は、図1に示すRETVCMドライバの構成図である。 図5は、リトラクト動作時にVCMに生じる電圧および電流を説明するための図である。 図6は、リトラクト動作時におけるRETVCMドライバによる複数トルクモードでの速度制御を説明するための図である。 図7は、図4に示すRETVCMドライバによるVCMの速度制御の一例を説明するための図である。 図8は、図4に示すRETVCMドライバによるVCMの速度制御のその他の例を説明するための図である。
図1は、本発明の実施形態に係るHDD制御装置1の概略の全体構成図である。図2は、図1に示すスピンドルモータ30、SPM−FET回路32およびRETSPMドライバ44の概略の構成図である。
図1に示すように、HDD制御装置1は、SPM(Spindle Motor)およびVCM(Voice
Coil Motor)の駆動系10、通常動作時に使用されるSPMドライバ12、通常動作時に使用されるVCMドライバ14、チャージポンプ回路16、リトラクト動作時に使用されるリトラクト制御系18を有する。
ここで、スピンドルモータ30が本発明の第1のモータの一例であり、VCM39が本発明の第2のモータの一例である。
また、図4に示すスイッチSW41、A/Dコンバータ61およびリトラクト制御回路63の機能の一部が、本発明の検出手段の一例である。
また、RETVCMドライバ52によって、本発明のモータ駆動手段および制御手段の一例が実現される。
先ず、駆動系10について説明する。
図1に示すように、駆動系10は、スピンドルモータ30、SPM−FET回路32、リトラクトダンピング抵抗部34、クランプ回路36、ボイスコイルモータ39、VCM−FET回路38等を有する。
[スピンドルモータ30]
スピンドルモータ30は、3相駆動式のDCモータであり、図2に示すように、コイルLU,LV,LWの一端が接点P1で接続されている。
コイルLUの他端はU端子に接続され、コイルLVの他端はV端子に接続され、コイルLWの他端はW端子に接続されている。
スピンドルモータ30は、SPM−FET回路32とスイッチSW21とを介して、SPMドライバ12又はRETSPMドライバ44に接続される。通常動作時には、スイッチSW21により、SPMドライバ12とSPM−FET回路32とが接続され、SPMドライバ12によってスピンドルモータ30が駆動される。一方、リトラクト動作時には、スイッチSW21により、RETSPMドライバ44とSPM−FET回路32とが接続される。このスイッチSW21の接続切り替え動作は、リトラクト動作を示すリトラクト信号RETに応答して行なわれる。
[SPM−FET回路32]
SPM−FET回路32において、図2に示すように、トランジスタTr21のドレインが、ISO5V電源ラインに接続されている。図2においては、SPM−FET回路32とRETSPMドライバ44との間に介在するスイッチSW21を省略して図示している。スイッチSW21は、図2において、各オペアンプOp1〜Op6と各トランジスタTr21〜Tr26のゲートとの間にそれぞれ存在し、それら各トランジスタTr21〜Tr26のゲートに接続される信号線の切り替えを行なう。
トランジスタTr21のゲートは、図1に示すスイッチSW21がRETSPMドライバ44側に接続されている場合に、図2に示すように、RETSPMドライバ44のオペアンプOp1の出力端子に接続される。オペアンプOp1のマイナス端子はISO5V電源ラインに接続されている。トランジスタTr21のソースは、オペアンプOp1のプラス端子およびU端子に接続されている。
トランジスタTr21のソースは、トランジスタTr22のドレインおよびオペアンプOp2のマイナス端子に接続されている。トランジスタTr22のゲートは、リトラクト動作時に、スイッチSW21を介してオペアンプOp2の出力端子に接続される。トランジスタTr22のソースは、オペアンプOp2のプラス端子およびICOM端子に接続されている。ICOM端子は、図1に示すように、抵抗RGを介してグランドに接続されている。
オペアンプOp1,Op2は、図1に示すRETSPMドライバ44に含まれる。
また、図2に示すように、トランジスタTr23のドレインが、ISO5V電源ラインに接続されている。
トランジスタTr23のゲートは、図1に示すスイッチSW21がRETSPMドライバ44側に接続されている場合に、図2に示すように、RETSPMドライバ44のオペアンプOp3の出力端子に接続される。オペアンプOp3のマイナス端子はISO5V電源ラインに接続されている。トランジスタTr23のソースは、オペアンプOp3のプラス端子およびW端子に接続されている。
トランジスタTr23のソースは、トランジスタTr24のドレインおよびオペアンプOp4のマイナス端子に接続されている。トランジスタTr24のゲートは、リトラクト動作時に、スイッチSW21を介してオペアンプOp4の出力端子に接続される。トランジスタTr24のソースは、オペアンプOp4のプラス端子およびICOM端子に接続されている。
オペアンプOp3,Op4は、図1に示すRETSPMドライバ44に含まれる。
また、図2に示すように、トランジスタTr25のドレインが、ISO5V電源ラインに接続されている。
トランジスタTr25のゲートは、図1に示すスイッチSW21がRETSPMドライバ44側に接続されている場合に、図2に示すように、RETSPMドライバ44のオペアンプOp5の出力端子に接続される。オペアンプOp5のマイナス端子はISO5V電源ラインに接続されている。トランジスタTr25のソースは、オペアンプOp5のプラス端子およびV端子に接続されている。
トランジスタTr25のソースは、トランジスタTr26のドレインおよびオペアンプOp6のマイナス端子に接続されている。トランジスタTr26のゲートは、リトラクト動作時に、スイッチSW21を介してオペアンプOp6の出力端子に接続される。トランジスタTr26のソースは、オペアンプOp6のプラス端子およびICOM端子に接続されている。
オペアンプOp5,Op6は、図1に示すRETSPMドライバ44に含まれる。
各トランジスタTr21〜Tr26と、当該トランジスタTr21〜Tr26の各ゲートを駆動する各オペアンプOp1〜Op6とは、それぞれ整流回路を構成する。
[リトラクトダンピング抵抗部34]
リトラクトダンピング抵抗部34は、図2に示すように、一方の端子が共通のノードに接続された抵抗RU,RV,RWと、この共通ノードとICOM端子との間に直列に接続された抵抗R11及びR12を有する。
抵抗RUの他端は、スイッチSWUを介してU端子に接続されている。抵抗RVの他端は、スイッチSWVを介してV端子に接続されている。抵抗RWの他端は、スイッチSWWを介してW端子に接続されている。また、抵抗R11とR12の接続ノードは、スイッチSW11を介して、スピンドルモータ30の接点P1に接続されている。
スイッチSWV,SWU,SW11,SWWは、リトラクト動作時に、リトラクト信号RETに応答してオンになる。これにより、スピンドルモータ30のコイルLU,LV,LWの逆起電力によって生じた電圧に応じた電流が流れる経路が形成される。この電流路は、各コイルLU,LV,LWからISO5V電源ラインへの電流供給が停止する際に各コイルLU,LV,LWの逆起電力により端子U,V,Wに生じるスパイクノイズを削減するために、端子U,V,Wから電流を引き込む。例えば、トランジスタTr21がオン状態にあり、コイルLUからISO5V電源ラインに電流(電圧)が供給されている状態から、端子Uの電圧が下がってトランジスタTr21がオフ状態になると、端子UにコイルLUの逆起電力に起因するスパイク電圧が発生するが、端子U、スイッチSWU、抵抗RU、抵抗R11、スイッチSW11、端子P1の経路で電流が流れることで、上記のスパイク電圧が抑制される。他の端子V、Wに発生する電圧ノイズも、端子Uの場合と同様に、リトラクトダンピング抵抗部34により抑制される。
図2に示す回路では、図3に示すように、ISO5V電源ラインに、コイルLU,LV,LWの逆起電力によって生じた電圧のうち最も高い電圧が出力されることになる。すなわち、ISO5V電源ラインには、リトラクト動作時にスピンドルモータ30で生じた逆起電力(BEMF)を整流して得られた電圧が生じる。当該電圧には、スピンドルモータの3相の逆起電力の位相関係から図3に示す電圧脈流が生じている。当該動作については後述する。
[クランプ回路36]
クランプ回路36の入力側は、トランジスタTr11のドレインおよびISO5V電源ラインに接続されている。
また、トランジスタTr11のソースは、外部電源の電圧が印加されるP5VM端子に接続されている。
トランジスタTr11のゲートの電位は、ドライバ56によって制御される。具体的には、ドライバ56は、リトラクト信号RETがリトラクト動作中であることを示す場合に、トランジスタTr11をオフにして、ISO5V電源ラインを外部電源から切り離す。一方、ドライバ56は、リトラクト信号RETが通常動作中であることを示す場合に、トランジスタTr11をオンにして、外部電源をISO5V電源ラインに接続する。
クランプ回路36は、ISO5V電源ラインの電圧が、所定の上限値を超えないようにクランプする。
[VCM−FET回路38]
VCM−FET回路38は、例えば、図4に示すように、トランジスタTr31,Tr32,Tr33,Tr34を含み、各トランジスタTr31〜Tr34を適宜オン/オフ制御して、VCMA端子およびVCMB端子を介してVCM39に駆動電圧を印加する。VCM39に印加される電圧は、VCMA端子とVCMB端子との間の電位差に応じて決まる。
トランジスタTr31,Tr33のドレインは、ISO5V電源ラインに接続されている。
トランジスタTr31のソースは、VCMA端子およびトランジスタTr32のドレインに接続されている。
トランジスタTr33のソースは、VCMB端子およびトランジスタTr34のドレインに接続されている。
トランジスタTr32,Tr34のソースは、VCMGND端子に接続されている。VCMGND端子は、例えば、グランドに接続されている。
本実施形態では、トランジスタTr31,Tr32,Tr33,Tr34を用いて、ISO5V電源ラインとVCMA端子との間、VCMA端子とVCMGND端子との間、並びにISO5V電源ラインとVCMB端子との間、VCMB端子とVCMGND端子との間をオン/オフ制御するため、接続時のオン抵抗および電圧降下を小さくでき、低損失な回路を構成できる。
VCMA端子とVCMB端子との間には、VCM39および抵抗R31が直列に接続されている。VCM39は、図1に示すように、VCM−FET回路38とスイッチSW31を介して、VCMドライバ14又はRETVCMドライバ52に接続される。通常動作時には、スイッチSW31により、VCMドライバ14とVCM−FET回路38とが接続され、VCMドライバ14によってVCM39が駆動される。一方、リトラクト動作時には、スイッチSW31により、RETVCMドライバ52とVCM−FET回路38とが接続され、RETVCMドライバ52によってVCM39が駆動される。このスイッチSW31の接続切り替え動作は、リトラクト動作を示すリトラクト信号RETに応答して行なわれる。
[SPMドライバ12]
SPMドライバ12は、通常動作時に、スイッチSW21によって選択されて、SPM−FET回路32を制御して、スピンドルモータ30に通常動作を行わせる。即ち、スピンドルモータ30に駆動信号を供給してスピンドルモータ30を駆動する。
[VCMドライバ14]
VCMドライバ14は、通常動作時に、スイッチSW31によって選択されて、VCM−FET回路38を制御して、VCM39に通常動作を行わせる。即ち、VCM39に駆動信号を供給してVCM39を駆動する。
[チャージポンプ回路16]
チャージポンプ回路16は、通常動作時に、5Vの外部電源に接続されたP5VM電源ラインの電圧を入力し、昇圧動作を行なって、キャパシタC11に電荷をチャージする。これにより、V12端子には、約12Vの電位が生じることになる。スイッチSW33は、リトラクト信号RETによって制御され、リトラクト動作時にオフ状態となる。
以下、リトラクト制御系18について詳細に説明する。
リトラクト制御系18は、スイッチSW21、RETSPMドライバ44、VDDレギュレータ46、RET電源回路48、RET制御部50、RETVCMドライバ52、スイッチSW31を有する。
[RETSPMドライバ44]
RETSPMドライバ44は、前述したように、図2に示すように、オペアンプOp1,Op2,Op3,Op4,Op5,Op6を有する。
例えば、外部電源からの電力供給が遮断されると、スピンドルモータ30の慣性力による回転によって、スピンドルモータ30のコイルLU,LV,LWには交互に逆起電力が生じる。
オペアンプOp1,Op3,Op5は、逆起電力に応じてU、W、V端子に生じた電位が、ISO5V電源ラインの電位より高い場合に、それら端子にソースが接続されたトランジスタTr21,Tr23,Tr25をオンさせるように制御する。
また、オペアンプOp2,Op4,Op6は、U,W,V端子に生じた電位が、ICOM端子の電位より低い場合に、それら端子にドレインが接続されたトランジスタTr22,Tr24,Tr26をオンさせるように制御する。
これにより、図3に示すように、ISO5V電源ラインには、コイルLU,LV,LWの逆起電力によって生じた電圧が整流されて出力される。
[VDDレギュレータ46]
VDDレギュレータ46は、例えば、スイッチSW33がオン状態のとき(通常動作時)に、チャージポンプ回路16の出力電圧に基づいて約7Vの電圧を生成し、キャパシタC12に電荷をチャージし、V7端子に約7Vの電位が発生する。また、このVDDレギュレータ46の出力電圧は、RET電源回路48に供給される。
V7端子の7Vと、V12端子の12Vの電圧は、リトラクト動作時の回路駆動用に使用される。
VDDレギュレータ46は、スイッチSW33がオフ状態のとき(リトラクト動作時)に、キャパシタC11にチャージされている電荷に基づいて約7Vの電圧を生成し、RET電源回路48に供給する。
[RET電源回路48]
RET電源回路48は、リトラクト動作時に、内部のアナログ回路に電力を供給する電源回路、内部のデジタル回路に電力を供給する電源回路、クロック信号生成回路、基準電圧(電流)発生回路等を有する。
[RET制御部50]
RET制御部50は、RET電源回路48から電源電圧およびクロック信号を受けて、RETSPMドライバ44およびRETVCMドライバ52を制御する。
リトラクト動作時には、RET電源回路48によって、内部のアナログ回路およびデジタル回路への電源供給、クロック供給、基準電圧(電流)の供給が行われる。RET電源回路48は、通常使用時の電源に比べて低消費電力で動作するように設計されている。
[RETVCMドライバ52]
RETVCMドライバ52は、VCM−FET回路38の各トランジスタTr31〜Tr34を駆動するドライバ、VCM電圧制御回路80を含む。図4においては、VCM電圧制御回路80のみを示している。図4に示すA/Dコンバータ61、リトラクト制御回路63は、図1のRET制御部50に含まれる。
A/Dコンバータ61は、VCMA端子とRSENP端子との間の電圧(VCM39の間に生じる電圧)を入力し、サンプルホールドした電圧をデジタル値に変換し、リトラクト制御回路63に出力する。
A/Dコンバータ61は、VCM39の駆動動作が終了し、トランジスタTr31,Tr33,Tr34がオフ状態で、トランジスタTr32がオン状態となり、スイッチSW41がオンになるときに、VCM39に生じる逆起電力をデジタル値に変換する。当該逆起電力は、VCM39によるヘッドの駆動速度に応じた大きさを持つ。
ここで、トランジスタTr31,Tr32,Tr33,Tr34は、リトラクト制御回路63によって制御されており、スイッチSW41もリトラクト制御回路63からの制御信号によってオン/オフ制御される。
リトラクト制御回路63は、A/Dコンバータ61から入力したVCM39の逆起電力のデジタル値を基に、トランジスタTr31,Tr32,Tr33,Tr34を制御してVCM39の駆動を制御する。
具体的には、リトラクト制御回路63は、A/Dコンバータ61の出力値に応じて、ヘッドの退避スピードを加速する場合には、スイッチSW51,SW52に対して入力端子U51,U52(アンロード側)側に接続するように制御信号を出力するとともに、スイッチSW56に対してトランジスタTr32のゲートをスイッチSW54のVCMAG側に接続するように制御信号を供給し、スイッチSW57に対してトランジスタTr34のゲートをリトラクト制御回路63側に接続するように制御信号を供給する。そして、トランジスタTr33をオン、トランジスタTr31,Tr34をオフさせる制御信号を出力する。このとき、スイッチSW54は、VCMAG側を選択するように、リトラクト制御回路63によって制御される。
また、リトラクト制御回路63は、A/Dコンバータ61の出力値に応じてヘッドの退避スピードを減速する場合には、スイッチSW51,SW52に対して入力端子L51,L52(ロード側)側に接続するように制御信号を出力するとともに、スイッチSW56に対してトランジスタTr32のゲートをリトラクト制御回路63側に接続するように制御信号を供給し、スイッチSW57に対してトランジスタTr34のゲートをスイッチSW54のVCMBG側に接続するように制御信号を供給する。そして、トランジスタTr31をオン、トランジスタTr32,Tr33をオフさせる制御信号を出力する。このとき、スイッチSW54は、VCMBG側を選択するように、リトラクト制御回路63によって制御される。
A/Dコンバータ61の出力値に応じてヘッドの速度を維持する場合、VCM39の駆動を停止する場合には、トランジスタTr31,Tr33,Tr34をオフさせ、トランジスタTr32をオンさせる制御信号を出力する。このとき、スイッチSW56、SW57は、リトラクト制御回路63側を選択するように切り替え制御される。
また、リトラクト制御回路63は、HDD制御装置1の動作を統括的に制御する統括制御回路90からの制御信号に基づいて各制御を行う。
統括制御回路90は、電源異常、動作範囲外の環境温度、スピンドルモータ30の回転低下等の予め規定したリトラクト開始条件を満たした場合に、リトラクト動作を開始するように制御を行う。また、統括制御回路90は、予め規定したリトラクト終了条件を満たした場合に、リトラクト動作から通常動作へ復帰するように制御を行う。
図4においては、VCM−FET回路38とRETVCMドライバ52との間に介在するスイッチSW31を省略して図示している。スイッチSW31は、図4において、トランジスタTr31、Tr33のゲートとリトラクト制御回路63との間、トランジスタTr32のゲートトスイッチSW56との間、並びにトランジスタTr34ゲートとスイッチSW57との間に存在し、それら各トランジスタTr31〜Tr34のゲートに接続される信号線の切り替え制御を行なう。
トランジスタTr32のゲートには、リトラクト動作のアンロード動作で、スイッチSW54、SW56を介してオペアンプOp21の出力電圧が供給される。
このとき、トランジスタTr32のドレイン・ソース間の抵抗値(電圧)が、トランジスタTr32のゲートの電圧によって制御される。
トランジスタTr34のゲートには、リトラクト動作のロード動作で、スイッチSW54、SW57を介してオペアンプOp21の出力電圧が供給される。
このとき、トランジスタTr34のドレイン・ソース間の抵抗値(電圧)が、トランジスタTr34のゲートの電圧によって制御される。
なお、通常動作時では、トランジスタTr31、Tr32,Tr33、Tr34は、スイッチSW31を介して、図1に示すVCMドライバ14によってオン/オフ制御される。
VCM電圧制御回路80は、スイッチSW51,SW52,抵抗R50、電流源回路82、オペアンプOp21、スイッチSW54を有する。
VCM電圧制御回路80の出力電圧は、スイッチSW54によって、VCMAG端子を介してトランジスタTr32のゲート、又はVCMBG端子を介してトランジスタTr34のゲートのいずれか一方に供給される。

図4に示すように、スイッチSW51の入力端子L51はRSENP端子に接続されている。スイッチSW51の入力端子U51はVCMA端子に接続されている。スイッチSW51の出力端子はオペアンプOp21のマイナス端子に接続されている。
スイッチSW52の入力端子L52はVCMA端子に接続されている。スイッチSW52の入力端子U52はRSENP端子に接続されている。スイッチSW52の出力端子は抵抗R50の一端に接続されている。
抵抗R50の他端は、電流源回路82およびオペアンプOp21のプラス端子に接続されている。
電流源回路82は、可変電流回路であり、リトラクト制御回路63によって電流値が制御される。
オペアンプOp21の出力端子は、スイッチSW54の入力端子に接続されている。
スイッチSW54は、上記入力端子を、VCMAG端子およびVCMBG端子の何れか一方に接続する。
VCM電圧制御回路80のスイッチSW51,SW52,SW54は、図4に示すリトラクト制御回路63によって制御される。
以下、本実施形態のHDD制御装置1のリトラクト動作のアンロード動作およびロード動作を図4に示すRETVCMドライバ52の動作を中心に説明する。
例えば、統括制御回路90が電源遮断を検出すると、制御信号RETにより、図1に示すスイッチSW21がRETSPMドライバ44側に切り換えられる。
これにより、図2に示す回路が構成されることになる。また、制御信号RETにより、図2に示すRETSPMドライバ44のスイッチSWV,SWU,SW11,SWWがオンになる。
そして、前述したように、図3に示すように、RETSPMドライバ44の各オペアンプによるSPM−FET回路32の各トランジスタのオン/オフ制御によって、コイルLU,LV,LWの逆起電力によって生じた電圧が整流されてISO5V電源ラインに出力される。
また、制御信号RETにより、スイッチSW31がRETVCMドライバ52側に切り換えられる。
これにより、VCM39の周辺回路に対して、図4に示すRETVCMドライバ52の回路接続状態となる。
まずリトラクト制御回路63は、ヘッドを退避方向へ移動(アンロード)させる。すなわち、リトラクト制御回路63は、トランジスタTr33をオンに設定し、トランジスタTr31,Tr34をオフに設定し、スイッチSW56をスイッチSW54のVCMAG側に接続し、スイッチSW51の出力端子をU51入力端子に接続し、スイッチSW52の出力端子をU52入力端子に接続し、スイッチSW54の入力端子をVCMAG端子に接続する。
これにより、VCM39にはVCMB端子からVCMA端子の向きに電流が流れ、ヘッドがアンロードされる。
アンロード時、オペアンプOp21のマイナス端子には、VCMA端子の電位(V(VCMA))が供給される。また、オペアンプOp21のプラス端子には、VCM39の一端のRSENP端子の電位から電流源回路82の電流によって抵抗R50で電圧降下した電位(V(RSENP)―ΔV)が供給される。
オペアンプOp21は、VCMA端子の電位(V(VCMA))と抵抗50と電流源回路82との接続中点の電位(V(RSENP)―ΔV)との差分を小さくするように、トランジスタTr32のゲートに供給する電圧を制御する。
そして、オペアンプOp21からトランジスタTr32のゲートに供給される電圧によって、トランジスタTr32のドレイン・ソース間の抵抗値が制御され、これによって、VCM39の両端に生じる電圧がΔVになるように制御される。ここで、RSENP端子には、トランジスタTr33を介してISO5V電源ラインの電圧が供給される。ISO5V電源ラインの電圧は、スピンドルモータ30の逆起電力により生成された電圧であり、図3に示すように、電圧脈流を含む。従って、VCMB端子、RSENP端子、VCMA端子の電圧も、図5(A)に示すように、ISO5V電源ラインの電圧と同じ電圧脈流を含むことになる。VCM39に印加される電圧は、RSENP端子の電圧とVCMA端子の電圧との差電圧であるから、上記の電圧脈流が除去されたほぼ一定の電圧となる。
VCM電圧制御回路80は、VCMA端子とRSENP端子との間の電圧が上述した電圧ΔVになるように制御し、電流源回路82の電流によって抵抗R50で生じる電圧降下ΔVが、VCM39の両端に印加される電圧に略一致することになる。
図5(A)に示すように、VCM39には、振幅が略一定の電圧(ΔVL又はΔVN)が印加され、その電圧に対応したトルクでヘッドアームが駆動される。また、VCM39の駆動電流IVCMは、図5(A)に示すように、その立ち上がり、立ち下がりが緩やかに制御されており、ヘッドアームの移動に伴なう音響ノイズが低減される。この音響ノイズは、VCM39の駆動電圧又は駆動電流の立ち上がり、立ち下がりが急峻な場合に発生し易いため、これら立ち上がり、立ち下がりにスルーレートを与えることで、音響ノイズを低減できる。
そして、リトラクト制御回路63は、例えば、上記の駆動電圧をVCM39に所定時間印加した後、トランジスタTr31,Tr33,Tr34をオフ状態にし、トランジスタTr32をオン状態として、VCM39への駆動電圧の印加を停止する。次いで、リトラクト制御回路63は、スイッチSW41をオンにして、VCM39の逆起電力が生じるVCMA端子とRSENP端子との間の電圧(電位差)をA/Dコンバータ61に入力し、その電圧がサンプルホールドされてA/D変換されたデジタル値がA/Dコンバータ61から出力される。当該デジタル値は、VCM39によるヘッドの駆動速度に対応している。
リトラクト制御回路63は、上記デジタル値に基づいて、ヘッドが一定の速度範囲に収まるように、VCM39に対する駆動電圧の印加時間と大きさを決定する。駆動電圧の大きさは、例えば、電流源回路82の電流値を設定(調整)することにより行う。
例えば、リトラクト制御回路63は、ヘッドが一定の速度範囲を超えている場合、ヘッドを減速させるためにロード動作を行う。
ロード動作では、リトラクト制御回路63は、ヘッドを退避方向と反対方向へ移動させるようにVCM39を駆動する。すなわち、図4において、リトラクト制御回路63は、トランジスタTr31をオンに設定し、トランジスタTr33,Tr32をオフに設定し、スイッチSW51の出力端子をL51入力端子に接続し、スイッチSW57をスイッチSW54のVCMBG側に接続し、スイッチSW52の出力端子をL52入力端子に接続し、スイッチSW54の入力端子をVCMBG端子に接続する。
これにより、VCM39にはVCMA端子からVCMB端子の向きに電流が流れ、ヘッドがロードされる。
ロード時、オペアンプOp21のマイナス端子には、RSENP端子の電位(V(RSENP))が供給される。また、オペアンプOp21のプラス端子には、VCM39の一端のVCMA端子の電位から電流源回路82の電流によって抵抗R50で電圧降下した電位(V(VCMA)―ΔV)が供給される。
オペアンプOp21は、RSENP端子の電位(V(RSENP))と抵抗50と電流源回路82との接続中点の電位(V(VCMA)―ΔV)との差分を小さくするように、トランジスタTr34のゲートに供給する電圧を制御する。
そして、オペアンプOp21からトランジスタTr34のゲートに供給される電圧によって、トランジスタTr34のドレイン・ソース間の抵抗値が制御され、これによって、VCM39の両端に生じる電圧がΔVになるように制御される。ここで、VCMA端子の電位は、ISO5V電源ラインの電圧に連動しているため、VCM39に印加される電圧は、図5(B)に示す略一定の電圧(ΔVL又はΔVN)となる。
VCM電圧制御回路80は、VCMA端子とRSENP端子との間の電圧が上述した電圧ΔVになるように制御するため、図5(B)に示すように、VCM39に印加される電圧は、ΔVの大きさに応じて、ΔVL、ΔVNのように変化する。
そして、リトラクト制御回路63は、例えば、上記の駆動電圧をVCM39に所定時間印加した後、トランジスタTr31,Tr33,Tr34をオフ状態とし、トランジスタTr32をオン状態として、VCM39への駆動電圧の印加を停止する。次いで、リトラクト制御回路63は、スイッチSW41をオンにして、VCM39の逆起電力が生じるVCMA端子とRSENP端子との間の電圧(電位差)をA/Dコンバータ61に入力し、サンプルホールドされたその電圧をA/D変換したデジタル値がA/Dコンバータ61から出力される。当該デジタル値は、VCM39によるヘッドの駆動速度に対応している。
リトラクト制御回路63は、上記デジタル値に基づいて、ヘッドが一定の速度範囲に収まるように、VCM39に対する駆動電圧の印加時間と大きさを決定する。駆動電圧の大きさは、例えば、電流源回路82の電流値を設定(調整)することにより行う。
図5(B)に示すように、VCM39の駆動電流IVCMの立ち上がり、立ち下がりが緩やかになっているため、音響ノイズの発生が抑制される。
リトラクト制御回路63は、ヘッドが一定の速度範囲になるように、上述したアンロード動作とロード動作とを切り換えて、ヘッドの速度を制御する。
RETVCMドライバ52は、VCM電圧制御回路80の電流源回路82の電流値を、リトラクト制御回路63によって調整して上記電圧降下ΔVを調整することで、VCM39の両端に生じる電圧、すなわちVCM39のトルクを調整できる。
例えば、RETVCMドライバ52は、VCM39を低トルクで動作させる場合(Weak unload/loadの場合)には、電流源回路82の出力電流の電流値を、通常トルクで動作させる場合(unload/loadの場合)に比べて小さくする。
RETVCMドライバ52は、例えば、リトラクト制御回路63の制御によって、図5(A)に示すように、低トルクモード、無トルクモード、通常トルクモードとVCM39の駆動を順次に切り換える。ここで、低トルクモードは、上記電圧降下をΔVLに設定する。また、無トルクモードでは、図4に示すトランジスタTr31,Tr33,Tr34オフに制御され、トランジスタTr32がオンに制御される。また、この無トルクモード中の所定期間に、スイッチSW41がオン状態に制御さる。また、通常トルクモードは、上記電圧降下をΔVN(>ΔVL)に設定する。
上述した例では、トルクモードとして、図6に示すように、ロード時の通常トルクモード、ロード時の低トルクモード、無トルクモード、アンロード時の低トルクモード、アンロード時の通常トルクモードの5つを規定した。
リトラクト制御回路63は、VCM39に生じた逆起電力(BEMF)に基づいて、図6に示すように、上述した5つのモードを切り換えてアームの速度を制御する。
例えば、図7(A)に示すように、リトラクト制御回路63によって、電流源回路82の電流値を段階的に切り換えることで、VCMA端子に生じる電位をISO5V電源ラインの電圧に生じる脈動電圧を持たせながら段階的に切り換えることができる。これにより、VCM39の両端に生じる電圧を、脈動電圧をキャンセルした状態で段階的に切り換えることができる。
その結果、図7(B)に示すように、VCM39に流れる電流を滑らかに変化させることができ、音響ノイズの発生を抑制できる。
また、リトラクト制御回路63によって、図8(C)に示すように、VCMA端子およびVCMB端子に供給する電圧を切り換えることで、VCM39の両端に図8(B)に示す電圧を発生させる。これにより、VCM39に生じる電流を図8(A)に示すように、滑らかに変化させることができる。
なお、上述した実施形態では、VCM電圧制御回路80の電流源回路82の電流値を基にVCM39の速度を制御する場合を例示したが、VCM39にトルクを与える有トルク期間と、トルクを与えない無トルク期間との時間を調整してVCM39の速度を調整してもよい。また、当該時間の調整と、前述した電流源回路82の電流値の調整とを組み合わせて、VCM39の速度を制御してもよい。VCM39の駆動電圧の立ち上がり、立ち下がりを滑らかにすることで、音響ノイズをより抑制できる。
以上説明したように、リトラクト動作において、VCM39の駆動電圧に、ISO5V電源ラインに生じる電圧脈流が生じることを回避でき、音響ノイズの発生を抑制できる。VCM39への駆動電圧、駆動電流の立ち上がり、立ち下がりを緩やかにすることで、音響ノイズを一層抑制できる。
また、HDD制御装置1によれば、リトラクト動作においてVCM39の速度制御を行うため、停止時にヘッドが受ける衝撃を抑制でき、耐久性を高めることができる。
また、上述した実施形態では、比較的小規模なRETVCMドライバ52によって、上述した音響ノイズを抑制できる。
また、上述した実施形態では、VCM39に印加される電圧を段階的に切り換えるSlew
Rate調整により、VCM39の駆動電流のオン/オフのスロープを緩やかにできる。
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
上述した実施形態では、本発明のスピンドルモータとして、3相DCモータを例示したが、逆起電力による電位を整流できるものであれば特に限定されない。
本発明は、ヘッドの緊急退避機能を備えたディスク制御装置に適用可能である。
1…HDD制御装置
10…駆動系
12…SPMドライバ
14…VCMドライバ
16…チャージポンプ
18…リトラクト制御系
30…スピンドルモータ
32…SPM−FET回路
34…リトラクトダンピング抵抗部
38…VCM−FET回路
39…VCM
44…RETSPMドライバ
48…RET電源回路
50…RET制御部
52…RETVCMドライバ
61…A/Dコンバータ
63…リトラクト制御回路
80…VCM電圧制御回路
90…統括制御回路


Claims (10)

  1. 第1モータの逆起電力を第1電源ラインと第2電源ラインとの間に供給し、前記第1電源ラインと第2電源ラインから第2モータに電力を供給して前記第2モータを駆動するモータ制御装置であって、
    前記第1モータの第1端子と前記第1電源ラインとの間に接続され第1トランジスタと、前記第1モータの前記第1端子と前記第1電源ラインとの電圧差に応じて前記第1トランジスタをオン/オフ制御するための第1オペアンプとを含む第1整流回路と、
    前記第1のモータの第1の端子と前記第2の電源ラインとの間に接続される第2のトランジスタと、前記第1のモータの前記第1の端子と前記第2の電源ラインとの電圧差に応じて前記第2のトランジスタをオン/オフ制御するための第2のオペアンプとを含む、第2の整流回路と、
    前記第1電源ラインと前記第2モータの一方の端子とを接続するための第7トランジスタと、前記第2電源ラインと前記第2モータの他方の端子とを接続するための第8トランジスタと、前記第2モータに印加される駆動電圧を制御するために前記第8トランジスタの制御端子に印加する電圧を制御する駆動制御回路とを含むモータ駆動回路と、
    前記第2モータが非駆動状態あるときに前記第2モータの端子間に現れる逆起電力を検知して前記第2モータの駆動を制御するための制御回路と、
    を含み、
    前記駆動制御回路が、第1の入力と第2の入力と出力とを有する第7のオペアンプと、前記第7のオペアンプの前記第1の入力に結合される第1の入力端子と、第2の入力端子と、前記第7のオペアンプの前記第2の入力と前記第2の入力端子との間に結合され、前記第7のオペアンプの前記第2の入力と前記第2の入力端子との間に電位差を提供する電圧回路とを含み、
    前記第7のオペアンプが、前記第1の入力端子に印加される前記第2のモータの前記他方の端子の電圧と前記第2の入力端子に印加される前記第2のモータの前記一方の端子の電圧とに基づいて前記第8のトランジスタの前記制御端子に印加する電圧を制御する、モータ制御装置。
  2. 請求項1に記載のモータ制御装置であって、
    前記第1モータの共通端子と前記第2電源ラインとの間に接続され抵抗素子を含む抵抗回路を更に含む、モータ制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載のモータ制御装置であって、
    前記モータ駆動回路が、前記第1電源ラインと前記第2モータの他方の端子とを接続するための第9トランジスタと、前記第2電源ラインと前記第2モータの一方の端子とを接続するための第10トランジスタとを更に含み、
    前記第1電源ライン前記第7トランジスタ前記第2モータ前記第8トランジスタ前記第2電源ラインの経路に電流が流れるときに、前記制御回路が前記第8トランジスタの制御端子の電圧を制御し、
    前記第1電源ライン前記第9トランジスタ前記第2モータ前記第10トランジスタ前記第2電源ラインの経路に電流が流れるときに、前記駆動制御回路が前記第10トランジスタの制御端子の電圧を制御する、モータ制御装置。
  4. 請求項3に記載のモータ制御回路であって、
    前記第1モータの第2端子と前記第1電源ラインとの間に接続され第3トランジスタと、前記第1モータの前記第2端子と前記第1電源ラインとの電圧差に応じて前記第3トランジスタをオン/オフ制御するための第3オペアンプとを含む第3整流回路と、
    前記第1モータの第2端子と前記第2電源ラインとの間に接続され第4トランジスタと、前記第1モータの前記第2端子と前記第2電源ラインとの電圧差に応じて前記第4トランジスタをオン/オフ制御するための第4オペアンプとを含む第4整流回路と、
    前記第1モータの第3端子と前記第1電源ラインとの間に接続され第5トランジスタと、前記第1モータの前記第3端子と前記第1電源ラインとの電圧差に応じて前記第5トランジスタをオン/オフ制御するための第5オペアンプとを含む第5整流回路と、
    前記第1モータの第3端子と前記第2電源ラインとの間に接続され第6トランジスタと、前記第1モータの前記第3端子と前記第2電源ラインとの電圧差に応じて前記第6トランジスタをオン/オフ制御するための第6オペアンプとを含む第6整流回路と、
    を更に含み、
    前記第1モータが三相DCモータであり、前記第2モータがボイスコイルモータである、モータ制御装置。
  5. 請求項1乃至4の何れかに記載のモータ制御装置であって、
    前記モータ駆動回路が、前記第2モータに印加される駆動電圧の立ち上がり、立ち下がりを緩やかに制御する、モータ制御装置。
  6. 請求項に記載のモータ制御装置であって、
    前記第1のモータの第2の端子と前記第1の電源ラインとの間に接続される第3のトランジスタと、前記第1のモータの前記第2の端子と前記第1の電源ラインとの電圧差に応じて前記第3のトランジスタをオン/オフ制御するための第3のオペアンプとを含む、第3の整流回路と、
    前記第1のモータの第2の端子と前記第2の電源ラインとの間に接続される第4のトランジスタと、前記第1のモータの前記第2の端子と前記第2の電源ラインとの電圧差に応じて前記第4のトランジスタをオン/オフ制御するための第4のオペアンプとを含む、第4の整流回路と、
    前記第1のモータの第3の端子と前記第1の電源ラインとの間に接続される第5のトランジスタと、前記第1のモータの前記第3の端子と前記第1の電源ラインとの電圧差に応じて前記第5のトランジスタをオン/オフ制御するための第5のオペアンプとを含む、第5の整流回路と、
    前記第1のモータの第3の端子と前記第2の電源ラインとの間に接続される第6のトランジスタと、前記第1のモータの前記第3の端子と前記第2の電源ラインとの電圧差に応じて前記第6のトランジスタをオン/オフ制御するための第6のオペアンプとを含む、第6の整流回路と、
    を更に含み、
    前記モータ駆動回路が、前記第1の電源ラインと前記第2のモータの他方の端子とを接続するための第9のトランジスタと、前記第2の電源ラインと前記第2のモータの一方の端子とを接続するための第10のトランジスタとを更に含み、
    前記抵抗回路が、前記第1のモータの前記第1の端子と共通ノードとの間に結合される第1の抵抗素子と、前記第1のモータの前記第2の端子と前記共通ノードとの間に結合される第2の抵抗素子と、前記第1のモータの前記第3の端子と前記共通ノードとの間に結合される第3の抵抗素子と、前記第1のモータの共通端子と前記共通ノードとの間に結合される第4の抵抗素子とを更に含
    前記第1の電源ラインと前記第7のトランジスタと前記第2のモータと前記第8のトランジスタと前記第2の電源ラインとの経路に電流が流れるときに、前記制御回路が前記第8のトランジスタの制御端子の電圧を制御し、
    前記第1の電源ラインと前記第9のトランジスタと前記第2のモータと前記第10のトランジスタと前記第2の電源ラインとの経路に電流が流れるときに、前記駆動制御回路が前記第10のトランジスタの制御端子の電圧を制御し、
    前記第1のモータが三相DCモータであり、前記第2のモータがボイスコイルモータである、 モータ制御装置。
  7. 請求項3又は4に記載のモータ制御装置であって、
    前記制御回路が、前記第7のトランジスタを制御する第1の制御信号と、前記第9のトランジスタを制御する第2の制御信号と、前記第8又は第10のトランジスタを制御するための第3の制御信号を出力し、
    前記モータ駆動回路が、前記第8のトランジスタの前記制御端子を前記第7のオペアンプの前記出力又は前記第3の制御信号に結合するための第1のスイッチ回路と、前記第10のトランジスタの前記制御端子を前記第3の制御信号又は前記第7のオペアンプの前記出力に結合するための第2のスイッチ回路とを更に含む、モータ制御装置。
  8. 請求項7に記載のモータ制御装置であって、
    前記モータ駆動回路が、前記駆動制御回路の前記第1の入力端子を前記第2のモータの前記他方の端子又は前記第2のモータの前記一方の端子に結合するための第3のスイッチ回路と、前記駆動制御回路の前記第2の入力端子を前記第2のモータの前記一方の端子又は前記第2のモータの前記他方の端子に結合するための第4のスイッチ回路とを更に含む、モータ制御装置。
  9. 請求項8に記載のモータ制御装置であって、
    前記制御回路が、前記第1、第2、第3及び第4のスイッチ回路の接続の切り替えを制御する、モータ制御装置。
  10. 請求項1乃至9の何れかに記載のモータ制御装置であって、
    前記電圧回路が、前記第7のオペアンプの前記第2の入力と前記第2の入力端子との間に結合される第7の抵抗素子と、前記第7の抵抗素子に電流を供給する電流源とを含む、モータ制御装置。
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