KR100466927B1 - 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법 - Google Patents

스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법 Download PDF

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KR100466927B1 KR10-2001-0058370A KR20010058370A KR100466927B1 KR 100466927 B1 KR100466927 B1 KR 100466927B1 KR 20010058370 A KR20010058370 A KR 20010058370A KR 100466927 B1 KR100466927 B1 KR 100466927B1
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Abstract

본 발명은, 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법에 관한 것으로, 스핀들 모터의 회전 방향에 따라, 선택적으로 출력 수신되는 FG 신호의 듀티(Duty)를 확인하여, 상기 스핀들 모터의 회전 방향을 검출함과 아울러, 그 FG 신호의 카운트 수에 근거하여, 상기 스핀들 모터의 회전 속도를 검출함으로써, 스핀들 모터의 회전 방향과 회전 속도를, 1 개의 마이컴 입력 포트(Port)만을 이용하여 검출할 수 있게 되어, 마이컴 설계시, 입력 포트 수를 효율적으로 축소시킬 수 있게 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법 {Apparatus and method for detecting a speed and direction for spindle motor}
본 발명은, 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광디스크 장치에 삽입 안착된 광디스크를 고속 회전시키기 위한 스핀들 모터의 회전 방향과 회전 속도를 검출하는 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은, 일반적인 브러시 리스 모터에 대한 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 상기 브러시리스 모터(Brush-less Motor)에는, 교번적으로 N 극과 S 극을 갖는 회전자(Rotor)(11)와, 3 개의 서로다른 굴곡(Winding)(V,W,U)이 반복 형성된 고정자(Stature)(12)가 포함 구성되며, 또한 상기 브러시 리스 모터의 하측에는, 상기 회전자(11)의 자력(Magnetic Power)과 상기 고정자(12)의 굴곡에 의해 각각 서로다른 파형의 신호를 검출 출력하는 홀 센서(10)가 설치된다.
한편, 상기 브러시 리스 모터는, 광디스크 장치에 삽입 안착된 광디스크를 고속 회전시키기 위한 스핀들 모터로 사용되고 있는 데, 상기 홀 센서(10)에서는, 상기 브러시 리스 모터가 정방향(Forward Direction)으로 회전하는 경우, 도 2a에 도시한 바와 같이, 3 개의 서로다른 위상을 갖는 파형의 신호(Hw,Hv,Hu)를 검출 출력하게 되고, 또한 상기 브러시 리스 모터가 역방향(Reverse Direction)으로 회전하는 경우에는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 정방향 회전시와는 상이한 3 개의 서로다른 위상을 갖는 파형의 신호(Hu,Hv,Hw)를 검출 출력하게 된다.
따라서, 상기 브러시 리스 모터가 스핀들 모터로 사용되는 경우, 상기 스핀들 모터의 회전방향과 속도를 검출하기 위한 검출장치에서는, 상기 홀 센서(10)로부터 출력되는 검출신호와, 상기 스핀들 모터의 회전수에 따라 발생 출력되는 FG 신호에 근거하여, 스핀들 모터의 회전 방향과 속도를 각각 검출하게 되는 데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은, 일반적인 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 상기 검출장치에는, 상기 홀 센서(10)로부터 출력되는 3 개의 검출신호(Hw,Hv,Hu) 중 2 개의 검출신호를 이용하여, 스핀들 모터의 정/역회전시 각각 로우(Low)/하이(High) 신호를 출력하는 회전방향 검출회로(200)와, 상기 스핀들 모터의 회전수에 상응하는 FG 신호를 출력하는 FG 발생부(30)가 포함 구성되며, 또한 상기 회전방향 검출회로의 출력과, 상기 FG 신호에 근거하여, 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도를 검출하는 마이컴(100)이 포함 구성된다.
한편, 상기 회전방향 검출회로(200)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 홀 센서로부터 출력되는 제1 신호(H1=Hv)를 기준 신호, 예를 들어 영(Zero) 레벨의 기준신호와 비교 출력하는 제1 비교기(20); 상기 홀 센서로부터 출력되는 제2 신호(H2=Hu)를 영 레벨의 기준신호와 비교 출력하는 제2 비교기(21); 상기 제1 비교기의 출력신호를 입력신호(D)로 하고, 상기 제2 비교기의 출력신호를 인터팅하여 클럭신호(CK)로 논리 조합하여, 그에 상응하는 신호를 출력을 D-플립플롭(22); 스핀들 모터의 킥(Kick), 브레이크(Brake) 제어 등에 따라 가변되는 2 개의 구동전압(Ec,Ecr)을 비교 출력하는 제3 비교기(23); 상기 D-플립플롭(22)의 출력과 상기 제3 비교기(23)의 출력을 앤드(And)로 논리 조합하는 앤드 게이트(24)가 포함 구성된다.
이에 따라, 상기 앤드 게이트(24)에서는, 상기 스핀들 모터가 역방향으로 회전하는 경우, 하이(High) 신호를 출력하게 되고, 상기 스핀들 모터가 정방향으로 회전하는 경우에는 로우(Low)신호를 출력하게 되는 데, 예를 들어, 상기 스핀들 모터가 정방향으로 회전하는 경우, 상기 홀 센서(10)로부터 출력되는 제1 신호(H1=Hv)와 제2 신호(H2=Hu)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 90 도의 위상차를 갖게 되므로, 상기 제1 비교기(20)와 제2 비교기(21)에서는, 90 도 위상차를 갖는 제1 구형파 신호(1)와 제2 구형파 신호(2)가 각각 출력된다.
한편, 상기 제1 구형파 신호(1)는, 상기 D-플립플롭(22)의 입력신호(D)로 인가되고, 상기 제2 구형파 신호(2)는, 상기 D-플립플롭(22)의 클럭신호(CK)로 인버팅되어 입력되므로, 상기 D-플립플롭(22)에서의 논리 조합에 의해 로우(Low)신호(3)가 출력되어, 상기 앤드 게이트(24)로 입력된다.
그리고, 상기 제3 비교기(23)에는, 스핀들 모터를 정방향으로 회전시키기 위하여, 제1 구동전압(Ec)과 제2 구동전압(Ecr)이 2.5 V와 5 V로 각각 입력되거나, 또는 스핀들 모터의 회전 속도를 그대로 유지시키기 위하여, 제1 구동전압(Ec)과 제2 구동전압(Ecr)이 0 V로 각각 입력될 수 있으며, 또한 역방향으로 회전시키기 위하여 제1 구동전압(Ec)과 제2 구동전압(Ecr)이 5 V와 2.5 V로 각각 입력될 수 있으므로, 상기 제3 비교기(23)에서는, 로우(Low)신호 또는 하이(High)신호를 상기 앤드 게이트(24)로 출력하게 된다.
그러나, 상기 앤드 게이트(24)에서는, 상기 D-플립플롭(22)으로부터 출력되는 로우(Low)신호에 의해, 항상 로우신호를 출력하게 되고, 상기 마이컴(100)에서는, 상기 앤드 게이트(24)로부터 출력되는 로우신호에 근거하여, 현재 스핀들 모터가 정방향으로 회전되고 있다고 판별하게 된다.
한편, 상기 스핀들 모터가 역방향으로 회전하는 경우, 상기 홀 센서(10)로부터 출력되는 제1 신호(H1=Hv)와 제2 신호(H2=Hu)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 정방향 회전시와는 상이한 90 도의 위상차를 갖게 되므로, 상기 제1 비교기(20)와 제2 비교기(21)에서는, 상기 정방향 회전시와는 상이한 90 도 위상차를 갖는 제1 구형파 신호(1)와 제2 구형파 신호(2)가 각각 출력되며, 상기 제1 구형파 신호(1)는, 상기 D-플립플롭(22)의 입력신호(D)로 인가되고, 상기 제2 구형파 신호(2)는, 상기 D-플립플롭(22)의 클럭신호(CK)로 인버팅되어 입력되므로, 상기 D-플립플롭(22)에서의 논리 조합에 의해 하이(High)신호(3)가 출력되어, 상기 앤드 게이트(24)로 입력된다.
그리고, 상기 제3 비교기(23)에는, 전술한 바와 같이, 스핀들 모터를 역방향으로 회전시키기 위하여, 제1 구동전압(Ec)과 제2 구동전압(Ecr)이 5 V와 2.5 V로 각각 입력되므로, 상기 제3 비교기(23)에서는, 하이(High)신호를 상기 앤드 게이트(24)로 출력하게 된다.
따라서, 상기 앤드 게이트(24)에서는, 상기 D-플립플롭(22)과 제3비교기(23)으로부터 각각 출력되는 하이(Low)신호에 의해, 하이신호를 출력하게 되고, 상기 마이컴(100)에서는, 상기 앤드 게이트(24)로부터 출력되는 하이신호에 근거하여, 현재 스핀들 모터가 역방향으로 회전되고 있다고 판단하게 된다.
또한 상기 마이컴(100)에서는, 상기 스핀들 모터의 회전수에 따라 발생되는 FG 신호의 개수를 카운트하여, 현재의 회전속도를 검출 판별할 수 있게 되어, 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도를 검출 판별할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 일반적인 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치에 포함 구성되는 마이컴(100)에는, 상기 앤드 게이트(24)로부터 출력되는 하이/로우신호와, 상기 FG 발생부(30)로부터 출력되는 FG 신호를 각각 입력 수신하기 위한 2 개의 입력 포트(Port)가 반드시 필요하게 되므로, 마이컴 설계시, 입력 포트 수를 보다 효율적으로 줄일 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 광디스크 장치에 삽입 안착된 광디스크를 고속 회전시키기 위한 스핀들 모터의 회전 방향과 회전 속도를, 1 개의 마이컴 입력 포트(Port)만을 이용하여 검출할 수 있도록 하기 위한 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.
도 1은 일반적인 브러시 리스 모터에 대한 구성을 개략적으로 도시한 것이고,
도 2a 및 도 2b는 일반적인 브러시 리스 모터의 회전 방향에 따라 검출되는 신호의 파형을 도시한 것이고,
도 3은 일반적인 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치에 대한 구성을 도시한 것이고,
도 4 및 도 5는 일반적인 스핀들 모터의 회전 방향 검출회로에 의해 검출되는 신호의 파형을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치에 대한 구성을 도시한 것이고,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출방법에 의해 검출되는 신호의 파형을 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 홀 센서 11 : 회전자
12 : 고정자 20,22,23 : 비교기
22 : D-플립플롭 24,33 : 앤드 게이트
30 : FG 발생부 31 : 1/2 분주기
32 : 절환 스위치 100 : 마이컴
200 : 회전방향 검출회로
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출방법은, 스핀들 모터의 회전 방향에 따라, 하이구간에 대한 로우구간의 듀티가 서로다른 FG 신호를 선택 출력하는 1단계; 및 상기 FG 신호의 듀티에 근거하여, 상기 스핀들 모터의 회전 방향을 검출하는 2단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,
또한, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치는, 스핀들 모터의 회전 방향에 따라, 하이구간에 대한 로우구간의 듀티가 서로다르게 출력되는 FG 신호를 이용하여, 회전방향에 따라 특성이 상이한 신호를 출력하는 회전 검출수단; 및 상기 검출된 신호의 특성에 근거하여, 상기 스핀들 모터의 회전 방향 및/또는 회전 속도를 판단하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치에 대한 구성을 도시한 것으로, 상기 검출장치에는, 도 3을 참조로 전술한 바와 겉이, 상기 홀 센서(10)로부터 출력되는 3 개의 검출신호(Hw,Hv,Hu) 중 2 개의 검출신호를 이용하여, 스핀들 모터의 정/역회전시 각각 로우(Low)/하이(High) 신호를 출력하는 회전방향 검출회로(200)와, 상기 스핀들 모터의 회전수에 상응하는 FG 신호를 출력하는 FG 발생부(30)가 포함 구성되되, 상기 FG 신호를 1/2 분주하기 위한 1/2 분주기(31); 상기 회전방향 검출회로의 출력에 따라, 상기 FG 신호 또는 1/2 FG 신호를 선택적으로 출력하기 위한 절환 스위치(32); 및 상기 절환 스위치로부터 선택 출력되는 FG 신호 또는 1/2 FG 신호와, 상기 FG 발생부(30)로부터 출력된 FG 신호를 논리 조합하여, 서로다른 듀티(Duty)의 FG 신호를 출력하는 앤드 게이트(33); 상기 앤드 게이트를 통해 출력되는 FG 신호의 듀티에 근거하여, 스핀들 모터의 회전 방향을 검출하고, 그 FG 신호를 카운트하여 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하는 마이컴(100)이 포함 구성된다.
한편, 상기 마이컴(100)에서는, 상기 앤드 게이트(33)를 통해 출력되는 FG 신호의 듀티가 작은 경우, 예를 들어 25 %의 듀티를 갖는 경우, 상기 스핀들 모터가 역회전하고 있다고 검출 판별하게 되고, 이때 25 %의 듀티를 갖는 FG 신호의 카운트 수에 '2'를 곱하여, 50 %의 듀티를 갖는 정상 FG 신호의 카운트 수로 환산하여, 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하게 된다.
따라서, 상기 마이컴(100)에는, 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도를 검출하기 위해 1 개의 입력포트(P1)만이 할당 사용되며, 상기 회전방향 검출회로(200)에는, 도 3을 참조로 전술한 바와 같이, 제1 비교기(20); 제2 비교기(21); D-플립플롭(22); 제3 비교기(23); 및 앤드 게이트(24)가 포함 구성되는 데, 상기와 같이 구성되는 검출장치에서의 동작 설명은 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치에 포함 구성되는 회전방향 검출회로(200)의 앤드 게이트(24)에서는, 스핀들 모터가 정방향으로 회전하는 경우, 도 7에 도시한 바와 같이, 로우(Low) 신호(5)를 출력하게 되고, 상기 절환 스위치(32)에서는, 상기 앤드 게이트(24)로부터 출력되는 로우신호에 의해, 상기 1/2 분주기(31)를 통해 출력되는 1/2 FG 신호(7)를, 상기 앤드 게이트(33)로 선택 출력하게 된다.
이에 따라, 상기 앤드 게이트(33)에는, 상기 FG 발생부(30)로부터 출력되는 50% 듀티의 FG 신호(6)와, 상기 절환 스위치(32)를 통해 선택 출력되는 50 % 듀티의 1/2 FG 신호(7)가 입력되므로, 결국 상기 앤드 게이트의 논리 조합에 의해, 25 % 듀티를 갖는 FG 신호(8)가, 상기 마이컴(100)으로 출력된다.
따라서, 상기 마이컴(100)에서는, 상기 입력되는 FG 신호의 듀티가 25 % 임을 확인하여, 현재 스핀들 모터가 정방향으로 회전하고 있다고 검출 판별하게 되며, 상기 25 % 듀티의 FG 신호를 카운트하게 되는 데, 이때 카운트되는 FG 신호는 정상적인 50 % 듀티의 FG 신호 보다 1/2 만큼 적게 카운트되므로, 결국 정확한 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하기 위하여, 25 % 듀티의 FG 신호를 카운트한 수에 '2'를 곱하여, 현재의 스핀들 모터 속도를 검출하게 된다.
한편, 상기 회전방향 검출회로(200)의 앤드 게이트(24)에서는, 스핀들 모터가 역방향으로 회전하는 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 하이(High) 신호(5)를 출력하게 되고, 상기 절환 스위치(32)에서는, 상기 앤드 게이트(24)로부터 출력되는 하이신호에 의해, 상기 FG 발생부(30)를 통해 출력되는 정상 FG 신호(6)를, 상기 앤드 게이트(33)로 선택 출력하게 된다.
이에 따라, 상기 앤드 게이트(33)에는, 상기 FG 발생부(30)로부터 출력되는50% 듀티의 FG 신호와, 상기 절환 스위치(32)를 통해 선택 출력되는 50 % 듀티의 FG 신호가 각각 입력되므로, 결국 상기 앤드 게이트의 논리 조합에 의해, 50 % 듀티를 갖는 FG 신호(8)가, 상기 마이컴(100)으로 출력된다.
따라서, 상기 마이컴(100)에서는, 상기 입력되는 FG 신호의 듀티가 50 % 임을 확인하여, 현재 스핀들 모터가 역방향으로 회전하고 있다고 검출 판별하게 되며, 상기 50 % 듀티의 FG 신호를 카운트하게 되는 데, 이때 카운트되는 FG 신호는 정상적인 50 % 듀티의 FG 신호이므로, 그 50 % 듀티의 FG 신호를 카운트한 수에 근거하여, 현재의 스핀들 모터 속도를 검출하게 된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 상기 회전방향 검출회로(200)는, 또다른 다양한 회로 소자들로 구성될 수 있으며, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
상기와 같이 구성 및 이루어지는 본 발명에 따른 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치 및 방법은, 스핀들 모터의 회전 방향에 따라, 선택적으로 출력 수신되는 FG 신호의 듀티(Duty)를 확인하여, 상기 스핀들 모터의 회전 방향을 검출함과 아울러, 그 FG 신호의 카운트 수에 근거하여, 상기 스핀들 모터의 회전 속도를 검출함으로써, 스핀들 모터의 회전 방향과 회전 속도를, 1 개의 마이컴 입력 포트(Port)만을 이용하여 검출할 수 있게 되어, 마이컴 설계시, 입력 포트 수를 효율적으로 축소시킬 수 있게 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (20)

  1. 스핀들 모터의 회전 방향에 따라, 하이 또는 로우 신호를 출력하는 단계;
    상기 스핀들 모터의 회전수에 따라 FG 신호를 발생하는 단계;
    상기 스핀들 모터의 회전방향에 따라 출력되는 하이 또는 로우 신호에 따라, 상기 발생된 FG 신호로부터 듀티 비가 서로 다른 FG 신호를 선택 출력하는 단계; 및
    상기 출력된 FG 신호의 듀티 비에 근거하여, 상기 스핀들 모터의 회전방향을 검출함과 아울러, 상기 듀티 비가 50%이면, 상기 출력되는 FG 신호를 카운트하여 상기 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하고, 상기 듀티 비가 25%이면, 상기 출력되는 FG 신호를 카운트하여, 그 값의 2 배에 해당하는 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 서로 다른 듀티 비는, 50 % 듀티 비 또는 25 % 듀티 비 중, 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출방법.
  4. 삭제
  5. 스핀들 모터의 회전 방향에 따라, 하이 또는 로우 신호를 출력하는 회전 방향 신호 출력수단;
    상기 스핀들 모터의 회전수에 상응하는 FG 신호를 발생하는 FG 신호 발생수단;
    상기 회전 방향 신호 출력수단으로부터 출력되는 하이 또는 로우신호에 따라 상기 발생된 FG 신호 발생수단으로부터 출력된 FG 신호를 듀티 비가 서로 다른 FG 신호로 선택 출력하는 FG 신호 선택 출력수단; 및
    상기 FG 신호 선택 출력수단으로부터 출력된 FG 신호의 듀티 비에 근거하여, 상기 스핀들 모터의 회전 방향을 검출함과 아울러, 상기 듀티 비가 50%이면, 상기 출력되는 FG 신호를 카운트하여 상기 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하고, 상기 듀티 비가 25%이면, 상기 출력되는 FG 신호를 카운트하여, 그 값의 2 배에 해당하는 스핀들 모터의 회전 속도를 검출하는 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 FG 신호 선택 출력수단은,
    상기 FG 신호 발생수단으로부터 발생된 FG 신호를 1/2 FG 신호로 분주하는 분주수단;
    상기 회전 방향 신호 출력수단으로부터 출력되는 하이 또는 로우 신호에 따라 FG 신호 발생수단으로부터 발생된 상기 FG 신호, 또는 상기 분주수단으로부터 분주된 1/2 FG 신호를 선택 출력하는 스위칭 수단; 및
    상기 스위칭 수단으로부터 선택 출력되는 상기 FG 신호 또는 분주된 1/2 FG 신호와 상기 FG 신호를 AND 조합하여 서로 다른 듀티 비를 갖는 FG 신호를 출력하는 FG 출력수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제어수단에는, 상기 스핀들 모터의 회전 방향과 회전 속도를 동시에 검출하기 위한 1 개의 입력 포트가 할당되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터의 회전 방향 및 속도 검출장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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