KR100256609B1

KR100256609B1 - 하드디스크드라이브에서과전압및서어지보호회로

Info

Publication number: KR100256609B1
Application number: KR1019970022831A
Authority: KR
Inventors: 김재준
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 2000-05-15
Also published as: JPH1118286A; GB9811883D0; GB2326035B; KR19990000132A; US5930096A; GB2326035A; JP3652508B2

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야: 하드 디스크 드라이브에서 과전압 및 서어지 보호회로

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제: 과전압 및 서어지로부터 하드 디스크 드라이브내 회로부품을 보호한다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지: 본 발명은, 내부 회로소자의 동작전압으로 사용되는 제1전원과 상기 제1전원보다 적어도 높으며 기구구동용 동작전원으로 사용되는 제2전원을 공급받은 하드 디스크 드라이브에서 상기 제1전원과 제2전원의 역삽으로 인한 과전압 및 외부환경에 의한 서어지전압으로부터 내부 회로부품을 보호하기 위해; 제1,2전원을 공급받기 위한 제1,2전원입력단과, 제1전원입력단을 통해 제2전원이 인가될 시 제2전원입력단을 통해 인가되는 제1전원을 이용하여 상기 제2전원을 적어도 상기 제1전원보다 낮은 레벨로 다운시켜 상기 내부 회로소자 부하측으로 인가하는 과전압보호회로와, 제1전원입력단과 과전압보호회로를 통해 상기 서어지전압이 인가될 시 제1전원보다 낮은 레벨 상태의 정전압으로 다운시켜 상기 내부 회로소자 부하측으로 인가하는 서어지보호회로를 구성한다.

라. 발명의 중요한 용도: 하드 디스크 드라이브내 회로부품을 보호

Description

하드 디스크 드라이브에서 과전압 및 서어지 보호회로{OVERVOLTAGE AND SURGE PROTECTION CIRCUIT IN A HARD DISK DRIVE}

본 발명은 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 컴퓨터 보조기억장치로 사용되는 하드 디스크 드라이브에서 과전압 및 서어지전압으로부터 회로부품을 보호하기 위한 회로에 관한 것이다.

요즈음 데이타 저장 및 독취 장치는 시스템의 멀티미디어 구현에 부응하여 그 용량이 급속도로 커져 가고 있으며, 또한 데이타의 고속 액세스가 가능하도록 발전되고 있다. 이러한 데이타 저장 및 독취장치들의 일 예로 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)를 들 수 있다. 하드 디스크 드라이브는 데이타의 고속 액세스 및 고용량화 구현이 가능하다는 장점 덕택에 컴퓨터 시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있다.

이러한 하드 디스크 드라이브에는 통상 2가지 종류의 전원 예컨대, +5V[Volt], +12V[Volt]가 사용되어 진다. 즉, 하드 디스크 드라이브에는 내부 회로소자들의 동작전원으로 사용되는 +5V전원을 공급받기 위한 +5V 전원 입력단과 기구 구동용으로 사용되는 +12V전원을 공급받기 위한 +12V 전원 입력단이 구비되어 있다. +5V전원이 공급되는 +5V전원입력단과 그 +5V전원을 인가 받아 동작하는 하드 디스크 드라이브의 회로부품 사이에는 회로부품의 손상을 방지하기 위해 하기와 같은 예들의 보호회로가 연결되는 경우가 있다. 보호회로의 첫 번째 일 예로는 퓨즈(fuse)가 연결되는 바, 상기 퓨즈는 과전류를 감지하고 차단한다. 두 번째 일 예로는 페라이트 비드(ferrite bead)가 연결되는데, 상기 페라이트 비드(ferrite bead)는 퓨즈 대용 또는 전원의 필터링 기능을 수행한다. 세 번째 일 예로는 저항과 커패시터로 구성된 노이즈 필터(noise filter)가 연결되는데, 상기 노이즈필터는 전원의 노이즈를 제거하는 기능을 수행한다.

전기한 첫 번째 내지 세 번째 일 예와 같이 퓨즈 등과 같은 보호회로를 이용하는 경우, 퓨즈의 전류감지 용량에 관계없이 그 단락시간은 수 초 정도이다. 그에 따라 수십 미리초(ms)대로 인가되는 서어지 전압에 대해서는 상기 보호회로가 하드 디스크 드라이브의 내부 회로부품을 보호해 주지 못하게 된다. 즉 서어지전압이 인가되면 이미 회로부품이 소손된 이후에 퓨즈 등이 단락이 되므로 내부 회로부품을 보호해 주지 못한다. 이러한 종래 기술의 문제점은 불안정한 전원변동 환경에 유효하지 못하고 안정된 전원환경에서만 동작되도록 설계되어졌다는 것에 기인한다.

따라서 본 발명의 목적은 전원입력단에서의 과전압조건 및 불안정한 AC입력조건에 의한 서어지전압이 드라이브에 인가될 경우에 대하여 회로부품을 안정하게 보호하는 회로를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 과전압 및 서어지 보호회로로서, 정상적인 경우(각 전원입력단에 해당 전원이 삽입되었을 경우)의 회로 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 및 서어지 보호회로로서, 비정상적인 경우(각 전원입력단에 해당 전원이 역삽되었을 경우)의 회로 구성을 보여주는 도면.

도 3a,b는 본 발명의 실시 예에 따른 실험결과 즉, 서어지 전압이 인가될 때 드라이브 전원입력단에 인가되는 전원의 상태 및 그에 따른 전류의 상태를 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에서는 하드 디스크 드라이브 +5V 전원입력단에서의 과전압조건 및 불안정한 AC입력조건에 의한 서어지전압이 드라이브에 인가될 경우에 대하여 회로부품을 안정하게 보호하는 보호회로를 제공하고자 한다. 상기 +5V 전원입력단에서의 과전압조건의 일예로는 첫번째로 사용자가 전원입력단 컨넥터를 거꾸로 삽입했을 경우(즉 역삽의 경우)가 있고, 두번째로 전원공급부 제조업체에서 전원단 컨넥터를 거꾸로 만들어 놓았을 경우가 있다. 즉, +5V전원입력단을 통해 +12V전원이 인가되었을 때가 바로 과전압상태가 된다.

과전압 및 서어지 보호회로를 제공하기 위해서, 본 발명에서는 하드 디스크 드라이브에서 사용하는 2가지 종류의 전원(+5V, +12V)이 역삽되었을 경우 드라이브에 부하되는 조건을 고려한다. 또한 본 발명에서는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로의 AC입력이 급격히 변동되는 조건에서 상기 SMPS 출력단에서의 서어지 전압이 드라이브에 부하되어질 경우 드라이브 측면에서의 정전압 유지를 위한 조건을 고려한다. 또한 본 발명에서는 실험에 의해서 하드 디스크 드라이브의 +5V전원입력단에서의 한계전압 조건을 8.6∼9.0V로 설정하고, 상기 +5V 전원 입력단에서의 서어지전압 한계조건을 12.3∼12.5V로 설정한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 및 서어지 보호회로로서, 정상적인 경우(각 전원입력단에 해당 전원이 삽입되었을 경우)의 회로 구성을 보여주고 있다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 과전압 및 서어지 보호회로로서, 비정상적인 경우(각 전원입력단에 해당 전원이 역삽되었을 경우)의 회로 구성을 보여주고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 발명의 실시예에 따른 과전압 및 서어지 보호회로는 참조번호 10이다. 상기 과전압 및 서어지 보호회로 10은 내부 회로소자의 동작전압으로 사용되는 +5V전원이 공급받기 위한 +5V전원입력단 22과 상기 +5V전원을 인가받아 동작하는 하드 디스크 드라이브의 회로소자 부하측 26 사이에 위치한다. 상기 과전압 및 서어지 보호회로 10은, N채널 모오스 전계효과 트랜지스터 12(이하 "N채널 모오스 트랜지스터"라 칭함)와, 분압용 저항 14,16으로 구성되는 과전압보호회로와, 제너다이오드(Zenor diode) 18 및 저항 20으로 구성되는 서어지보호회로를 포함한다. 상기 N채널 모오스 트랜지스터 12는, 드레인단이 +5V전원입력단 22와 접속되고 소오스단이 상기 제너다이오드 18과 접속되며 게이트단이 분압용 저항 14, 16을 통해 +12V전원입력단 24와 접속된다. 상기 +12V전원입력단 24는 기구구동용 동작전원으로 사용되는 +12V전원을 공급받기 위한 전원입력단이다.

도 1을 보면 각 전원입력단에 해당 전원이 삽입되어 있고(즉, +5V전원입력단 22에는 +5V전원이 접속되어 있고, +12V전원입력단 24에는 +12V전원이 접속되어 있음), 도 2을 보면 각 전원입력단에 해당 전원이 역삽되어 있다.

먼저 도 1을 참조하여 정상적인 경우(각 전원입력단에 해당 전원이 삽입되었을 경우) 본 발명의 실시예에 따른 보호회로 10의 동작을 설명한다. +12V전원입력단 24을 통해 인가되는 12V전원은 분압용 저항 14,16에 의해 적절히 분압되어 N채널 모오스 트랜지스터 12의 게이트단에 인가된다. 상기 게이트단에 인가되는 전압은 N채널 모오스 트랜지스터 12의 드레인단에서의 전압이 소오소단으로 거의 전달될 수 있게 하는(즉, N채널 모오스 트랜지스터 12가 완전 도통되게 하는) 레벨을 가져야 한다. 이를 위해서는 모오스 트랜지스터의 특성을 고려하여 저항 14,16의 값을 설정하면 된다. N채널 모오스 트랜지스터 12가 완전 도통되면 +5V전원입력단 22을 통해 인가되는 +5V전원은 N채널 모오스 트랜지스터 12를 통해 하드 디스크 드라이브의 회로소자 부하측 26으로 공급된다.

다음으로 도 2를 참조하여 각 전원입력단에 전원이 역삽되었을 경우 본 발명의 실시예에 따른 보호회로 10의 동작을 설명한다. +12V전원입력단 24을 통해 인가되는 5V전원은 분압용 저항 14,16에 의해 적절히 분압되어 N채널 모오스 트랜지스터 12의 게이트단에 인가된다. 이때 게이트단에 인가되는 전압은 정상적인 경우에 비해 충분히 작아서 N채널 모오스 트랜지스터 12를 일정 정도만 도통시킨다. 따라서 +5V전원입력단 22을 통해 인가되는 +12V전원은 일정 정도만 도통된 N채널 모오스 트랜지스터 12를 통해 하드 디스크 드라이브의 회로소자 부하측 26으로 공급된다. 이때 N채널 모오스 트랜지스터 12의 소오스단에 출력되는 전압은 5V전압보다 적어도 낮은 전압레벨의 전원(예컨대 2V 이하)이 된다. 그러므로 상기 소오스단에서 출력되어 하드 디스크 드라이브의 회로소자 부하측 26으로 공급되는 전원은 내부 회로부품을 손상시키지 못한다.

한편 외부 조건 변동 등으로 인한 +5V전원입력단 22의 경로로 서어지가 입력되었을 경우 본 발명의 실시 예에 따른 보호회로 10은 제너다이오드 18을 이용하여 서어지를 제거한다. 즉, 서어지 전압이 N채널 모오스 트랜지스터 12를 통과하면 제너다이오드 18은 상기 서어지 전압을 일정한 정전압(바람직하게는 5V)으로 만든다.

도 3a,b는 본 발명의 실시예에 따른 실험결과 즉, 서어지 전압이 인가될 때 드라이브 전원입력단에 인가되는 전원의 상태 및 그에 따른 전류의 상태를 보여주는 도면이다. 본 발명에서는 실험시 도 3a와 같은 파형(삼각 서어지 펄스로서, 첨두 전압을 27.5V정도로 하고 그 지속시간을 약 50msec로 설정 함)으로 서어지 전압을 인가한다. 그에 따른 결과는 전압은 제너 다이오드 18에 의해서 회로소자 동작전압은 약 5V를 그대로 유지한다. 그리고 비록 첨두 전류치는 도 3b에 도시된 바와 같이 약 1.1A로 상승을 하지만 그 지속시간이 4∼10㎲ec 정도 밖에 되지 않는다. 그 결과 회로부품은 상기 첨두 전류에 의해서 손상되지 않는다. 그후 방전시간에 준한 평균전류의 전류의 크기는 0.5A 이하로 동작되게 된다. 이러한 평균전류의 크기는 상기 회로부품을 손상시키지 않는다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구의 범위와 특허청구의 범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 전원 입력단에서의 과전압조건 및 불안정한 AC입력조건에 의한 서어지 입력이 드라이브에 인가될 경우에 대하여 드라이브내 회로부품을 안정하게 보호하고 또한 정상적인 전압조건에서도 안정되게 동작하므로 공정/시장 불량률 감소를 통한 제품의 신뢰성을 꾀할 수 있다.

Claims

내부 회로소자의 동작전압으로 사용되는 제1전원과 상기 제1전원보다 적어도 높으며 기구 구동용 동작전원으로 사용되는 제2전원을 공급받은 하드 디스크 드라이브에서 상기 제1전원과 제2전원의 역삽으로 인한 과전압 및 외부환경에 의한 서어지전압으로부터 내부 회로부품을 보호하기 위한 회로에 있어서,

상기 제1,2전원을 공급받기 위한 제1,2전원입력단과,

상기 제1전원입력단을 통해 제2전원이 인가될 시 상기 제2전원입력단을 통해 인가되는 제1전원을 이용하여 상기 제2전원을 적어도 상기 제1전원보다 낮은 레벨로 다운시켜 상기 내부 회로소자 부하측으로 인가하는 과전압보호회로와,

상기 제1전원입력단과 상기 과전압보호회로를 통해 상기 서어지전압이 인가될 시 상기 제1전원보다 낮은 레벨 상태의 정전압으로 다운시켜 상기 내부 회로소자 부하측으로 인가하는 서어지보호회로로 구성함을 특징으로 하는 과전압 및 서어지 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 과전압 보회회로는,

상기 제1전원입력단에 드레인이 연결되며 상기 서어지 보호회로에 소오스가 연결되며 제1저항을 통해 상기 제2전원입력단에 게이트가 연결된 트랜지스터와,

상기 게이트와 접지단 사이에 연결된 제2저항으로 구성함을 특징으로 하는 과전압 및 서어지 보호회로.
제2항에 있어서, 상기 서어지 보호회로는 상기 트랜지스터의 소오스와 상기 접지단 사이에 제너다이오드와 제3저항이 직렬로 연결되어 있음을 특징으로 하는 과전압 및 서어지 보호회로.
제3항에 있어서, 상기 트랜지스터는 N채널 모오스 전계효과 트랜지스터임을 특징으로 하는 과전압 및 서어지 보호회로.
제2항에 있어서, 상기 트랜지스터는 N채널 모오스 전계효과 트랜지스터임을 특징으로 하는 과전압 및 서어지 보호회로.
제1항에 있어서, 상기 서어지 보호회로는 상기 트랜지스터의 소오스와 상기 접지단 사이에 제너다이오드와 저항이 직렬로 연결되어 있음을 특징으로 하는 과전압 및 서어지 보호회로.