KR100800480B1 - 역기전력 캘리브레이션 방법과 이를 이용한 디스크드라이브의 언로딩 제어 방법 및 디스크 드라이브 - Google Patents

역기전력 캘리브레이션 방법과 이를 이용한 디스크드라이브의 언로딩 제어 방법 및 디스크 드라이브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스크 드라이브의 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 보이스 코일 모터의 역기전력을 측정하기 위한 파라미터를 캘리브레이션하는 방법과 이를 이용하여 언로딩 제어를 실행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 역기전력 캘리브레이션 방법은 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 서보 정보를 읽어내고 역기전력 값을 측정하여 각각 저장하는 단계; 상기 저장된 서보 정보를 이용하여 연산되는 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 저장된 역기전력 값을 이용하여 연산되는 헤드의 추정 속도 궤적을 생성시키는 단계; 및 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
역기전력, 램프, 언로딩, 캘리브레이션, 속도

Description

역기전력 캘리브레이션 방법과 이를 이용한 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법 및 디스크 드라이브{Method and apparatus for operating calibration of back-electromotive force, unloading control method in disk drive and disk drive using the same}
도 1A 및 도 1B는 본 발명이 적용되는 램프 로딩 방식에서의 헤드 슬라이더의 로딩/언로딩 과정을 도식적으로 보여주는 개략적인 디스크 드라이브의 평면도 및 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 역기전력 캘리브레이션 방법이 적용되는 디스크 드라이브의 전기적인 회로 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 역기전력 검출부의 세부 회로 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 역기전력 캘리브레이션 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 언로딩 제어 방법의 흐름도이다.
도 6은 역기전력 캘리브레이션 전의 시크 실행 시에 헤드의 실제 이동 속도와 역기전력을 이용한 헤드의 추정 속도의 차를 보여주는 도면이다.
도 7A는 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하지 않고 시크를 실행하는 경우의 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 추정 속도 궤적을 보여준다.
도 7B는 본 발명에 따른 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하고 나서 시크를 실행하는 경우의 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 추정 속도 궤적을 보여준다.
본 발명은 디스크 드라이브의 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 보이스 코일 모터의 역기전력을 측정하기 위한 파라미터를 캘리브레이션하는 방법과 이를 이용하여 언로딩 제어를 실행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명과 관련되어 공지된 문헌으로는 미국공개특허 2002-054451호 및 미국공개특허 2002-149873호 등이 있다.
미국공개특허 2002-054451호에는 디스크 드라이브에서 보이스 코일 모터의 역기전력을 측정하는 방법과 이를 이용하여 서보 신호없이 보이스 코일 모터의 속도를 제어하는 기술이 제시되어 있으며, 미국공개특허 2002-149873호에는 보이스 코일 모터로 흐르는 전류 값을 검출하여 역기전력을 측정하는 기술이 제시되어 있다.
디스크 드라이브에 있어서, 탐색 동작 등을 정확하게 제어하기 위해서는 헤드의 이동 속도를 알아야 한다. 디스크 드라이브에 있어서 헤드의 이동 속도는 디스크 표면에 기록된 서보 정보를 이용하여 산출된다. 서보 정보는 트랙 번호 및 섹터 번호를 가지므로 이를 이용하여 헤드의 이동 속도를 산출할 수 있다.
그렇지만, 이러한 방법은 헤드가 서보 정보를 읽어낼 수 있는 경우에만 가능하다. 예를 들면, 램프 로딩/언로딩(ramp loading/unloading) 방식의 하드디스크 드라이브에서 램프에 있던 헤드를 디스크로 로딩하거나 디스크에 있던 헤드를 램프로 언로딩 하는 동안에는 헤드가 디스크의 표면상에 위치하지 않기 때문에 디스크 표면에 기록된 서보 정보를 읽어낼 수 없고, 결과적으로 헤드의 이동 속도를 알 수 없게 된다.
이를 위하여, 램프 로딩/언로딩 방식을 사용하는 하드디스크 드라이브에서는 서보 정보가 아닌 헤드 슬라이드를 구동하는 보이스 코일 모터의 역기전력에 의해 헤드의 이동 속도를 검출하는 방식이 사용된다.
최근에는 램프 로딩/언로딩 방식을 사용하지 않는 하드디스크 드라이브에서도 보이스 코일 모터의 역기전력에 의해 헤드의 이동 속도를 검출하고, 검출된 헤드 이동 속도를 피드백 함에 의해 로딩/언로딩 동작에서의 헤드 이동 속도를 제어하는 방식을 채택하고 있다. 또한, 탐색 서보 동작에서도 보이스 코일 모터의 역기전력에 의해 헤드의 이동 속도를 검출하여 가속 구간 및 감속 구간에서의 헤드 이동 속도를 제어하는 방식이 채택되기도 한다.
그런데, 디스크 드라이브의 액츄에이터(Actuator)를 이동시키는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor: VCM)에 전류를 인가하면 VCM의 코일의 온도가 상승하게 된다. 코일의 온도가 상승함에 따라 VCM 코일의 저항값에 변화가 발생되며, 변화된 VCM 코일의 저항 값만큼 역기전력 측정치에 변동을 초래하게 된다. 특히, 모바일(Mobile)용 하드 디스크 드라이브에서는 VCM 코일이 가늘어지면서 전류에 의한 코일의 저항값의 변화량이 비교적 크게 발생된다. 이에 따라서, 로딩 시에 캘리브레이션된 역기전력을 측정하기 위한 파라미터 값을 언로딩 시에 사용할 수 없게 된다.
이와 같이, VCM 코일의 저항값 변화는 역기전력 오차를 유발시켜서, 역기전력을 검출하여 헤드의 이동 속도를 제어하는 경우에 헤드의 이동 속도를 목표 속도로 정확하게 제어할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 언로딩 실행 전에 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하고, 역기전력 캘리브레이션에 의하여 조정된 파라미터를 적용하여 언로딩 제어를 실행시키기 위한 역기전력 캘리브레이션 방법과 이를 이용한 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법 및 디스크 드라이브를 제공하는데 있다. 또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 역기전력 캘리브레이션 방법은 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 서보 정보를 읽어내고 역기전력 값을 측정하여 각각 저장하는 단계; 상기 저장된 서보 정보를 이용하여 연산되는 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 저장된 역기전력 값을 이용하여 연산되는 헤드의 추정 속도 궤적을 생성시키는 단계; 및 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 헤드의 실제 속도 궤적은 샘플링 주기로 서보 신호를 이용하여 구한 탐색 거리를 탐색 시간으로 나누어 계산된 헤드의 실제 속도 값으로 생성시키고, 상기 헤드의 추정 속도는 샘플링 주기로 보이스 코일 모터에서 측정된 역기전력 값을 역기전력 상수로 나누어 추정 각속도 값을 구하고, 상기 추정 각속도 값에 선속도 변환용 비례상수를 곱하여 계산된 헤드의 추정 속도 값으로 생성시킨다.
또한, 상기 파라미터는 보이스 코일 모터의 코일 저항값의 변화율에 상응하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 가변되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 파라미터를 조정하는 단계는 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적의 비율을 산출하고, 산출된 비율이 1에 근접되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 것이 바람직하다.
위에서, 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적의 비율은 상기 헤드의 실제 속도 궤적의 1차 고조파 sin 계수와 상기 헤드의 추정 속도 궤적의 1차 고조파 sin 계수의 비율로 산출하는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법은 (a) 디스크 드라이브에서의 언로딩 실행 조건이 발생되는지를 판단하는 단계; (b) 상기 단계(a)의 판단 결과 언로딩 실행 조건이 발생된 경우에, 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 서보 정보를 이용한 연산되는 헤드 의 실제 속도 궤적과 역기전력을 이용하여 연산되는 헤드의 추정 속도 궤적을 각각 산출하는 단계; (c) 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 단계; 및 (d) 상기 단계(c)에서 조정된 파라미터를 적용하여 측정되는 역기전력을 이용하여 언로딩 속도를 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 디스크 드라이브는 정보를 저장하는 디스크; 상기 디스크에 정보를 기록하거나 상기 디스크로부터 정보를 읽어내는 헤드; 상기 헤드를 이동시키는 액츄에이터; 모터 제어신호에 상응하는 모터 구동 전류를 생성시키는 구동부; 상기 모터 구동 전류에 따라서 회전력으로 상기 액츄에이터를 이동시키는 보이스 코일 모터; 상기 보이스 코일 모터에서 발생되는 역기전력을 측정하기 위한 역기전력 측정부; 및 상기 보이스 코일 모터를 속도를 제어하는 모터 제어신호를 생성시키고, 상기 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 서보 정보를 이용한 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의한 헤드의 추정 속도 궤적을 각각 산출하고, 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 컨트롤러를 포함함을 특징으로 한다.
위에서, 역기전력 측정부는 상기 보이스 코일 모터의 코일과 직렬로 접속되어, 상기 코일로 흐르는 전류를 검출하는 센싱 저항; 및 상기 센싱 저항에서 강하되는 전압을 가변 이득으로 증폭시키는 증폭기를 포함하고, 상기 증폭기에서 출력되는 전압 값으로 상기 보이스 코일 모터의 역기전력을 측정하는 것이 바람직하다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 상기 역기전력 캘리브레이션 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1A 및 도 1B는 램프 로딩 방식에 있어서 헤드 슬라이더의 로딩/언로딩 과정을 도식적으로 보여준다. 램프 로딩 방식의 하드디스크 드라이브는 램프(6) 및 액츄에이터(3)에 형성된 돌출부(3b)를 포함한다. 보이스 코일 모터(5)에 구동 전류가 인가되면, 액츄에이터(3)는 구동축(3a)을 축을 중심으로 회전하게 되고, 돌출부(3b)는 램프의 표면들(6a 내지 6d)을 활강(slide)하게 된다.
도 1A에 있어서 시계 방향의 이동 방향은 언로딩 방향이고, 반시계 방향의 이동 방향은 로딩 방향이다. 헤드 슬라이더(4)가 언로딩 되면 액츄에이터(3)에 형성된 돌출부(3b)는 램프(6)의 파킹 표면(6d)과 접촉된다. 또한, 코일 지지 부재(3c)는 아우터 크래쉬 스톱(outer crash stop; 7)과 접촉하거나 아주 가깝게 된다.
헤드 슬라이더(4)가 로딩될 때, 액츄에이터(3)는 로딩 방향으로 회전하여 슬라이더(4)는 회전하는 디스크(1) 위로 이동된다. 돌출부(3b)는 램프(6)의 표면들 위로 미끄러지게 되고, 램프의 각 표면들(6a~6c)을 차례로 통과하여 경사진 표면(6d)에서 떨어지게 된다.
헤드 슬라이더(4)가 언로딩 될 때, 액츄에이터(3)는 언로딩 방향으로 회전 하여 헤드 슬라이더(4)를 회전하는 파킹 위치(6d)로 옮긴다. 돌출부(3b)는 램프(6)의 표면 위로 미끄러지게 되고, 램프의 각 표면들(6c~6a)을 차례로 통과하여 파킹 표면(6d)에서 접촉하게 된다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이, 램프(6)에 있던 헤드 슬라이더(4)를 디스크(1)로 로딩하거나 디스크(1)에 있던 헤드 슬라이더(4)를 램프(6)로 언로딩 하는 과정에서, 램프(6)의 경사진 표면(6d)에서 헤드 슬라이더(4)가 디스크(1)로 진입할 때 또는 헤드 슬라이더(4)가 디스크(1)에서 이탈할 때 헤드 슬라이더(4)의 속도를 제어할 필요가 있다. 이를 위해서는 헤드 슬라이더(4)의 이동 속도를 검출하여야 한다. 특히, 언로딩 과정에서 액츄에이터(3)가 아우터 크래쉬 스톱(7)에 부딪치는 충격 및 소음을 줄여주기 위해서도 헤드 슬라이더(4)의 이동 속도를 검출하여 속도를 제어할 필요가 있다.
그런데, 도 1A에 도시된 바와 같이 램프(6)에 있던 헤드 슬라이더(4)를 디스크(1)로 로딩하거나, 디스크(1)에 있던 헤드 슬라이더(4)를 램프(6)로 언로딩 하는 동안에는 헤드 슬라이더(4)가 디스크(1)의 표면상에 위치하지 않는다. 따라서, 디스크(1)의 표면에 기록된 서보 정보를 이용하여 헤드의 이동 속도를 알아낼 수 없으므로 보이스 코일 모터(5)의 역기전력에 의해 헤드의 이동 속도를 검출하게 된다.
본 발명에서는 역기전력에 의한 헤드의 이동 속도를 정확하게 산출하기 위하여 역기전력 캘리브레이션(calibration) 프로세스를 실행하는데, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명할 것이다.
우선, 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브를 제어하는 전기 시스템(40)에 대하여 설명하기로 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전기 시스템(40)은 리드/라이트(R/W) 채널 회로(44) 및 프리 앰프 회로(46)에 의하여 헤드(2)에 결합된 컨트롤러(42)를 포함하고 있다. 또한, 컨트롤러(42)에 결합되어 보이스 코일 모터의 코일(26)에서 생성되는 역기전력을 측정하는 역기전력 측정부(52)를 포함하고 있다.
컨트롤러(42)는 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등이 될 수 있다. 컨트롤러(42)는 디스크(1)로부터 정보를 읽거나 또는 디스크(1)에 정보를 기록하기 위하여 리드/라이트 채널 회로(44)를 제어한다.
그리고, 컨트롤러(42)는 보이스 코일(26)에 구동 전류를 공급하는 VCM 구동 회로(48)에 또한 결합되어 있다. 컨트롤러(42)는 보이스 코일 모터의 여기 및 변환기(16)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM 구동 회로(48)로 제어신호를 공급한다. 또한, 컨트롤러(42)는 헤드(2)의 로딩 및 언로딩 제어를 실행하며, 특히 언로딩 실행 전에 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하도록 제어한다.
메모리(50)에는 디스크 드라이브를 제어하는 펌웨어 및 각종 제어 데이터들이 저장되어 있다. 물론, 도 4 및 도 5의 흐름도를 실행시키기 위한 프로그램들도 저장되어 있다.
우선, 일반적인 디스크 드라이브의 동작을 설명하면 다음과 같다.
데이터 읽기(Read) 모드에서, 디스크 드라이브는 디스크(1)로부터 헤드(2)에 의하여 감지된 전기적인 신호를 프리 앰프 회로(46)에서 증폭시킨다. 그리고 나서, 리드/라이트 채널 회로(44)에서는 컨트롤러(42)에서 생성되는 리드 용 섹터 펄스의 타이밍에 따라서 디스크(1)로부터 읽어낸 신호를 디지털 신호로 부호화시키고, 스트림 데이터로 변환하여 호스트 인터페이스 회로(54)를 통하여 호스트 기기(도면에 미도시)로 전송한다.
쓰기(Write) 모드에서, 디스크 드라이브는 호스트 인터페이스 회로(54)를 통하여 호스트 기기로부터 데이터를 입력받아 호스트 인터페이스 회로(54)의 내부 버퍼(도면에 미도시)에 일시 저장시킨 후에, 버퍼에 저장된 데이터를 순차적으로 출력하여 리드/라이트 채널 회로(44)에 의하여 디스크(1)의 기록 채널에 적합한 바이너리 데이터 스트림으로 변환시킨 후에 라이트 용 섹터 펄스가 발생되는 시점에 프리 앰프 회로(46)에 의하여 증폭된 기록 전류를 헤드(2)를 통하여 디스크(1)에 기록시킨다.
그러면, 역기전력 측정부(52)에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 역기전력 측정부(52)의 상세 회로 구성도이며, Rm은 보이스 코일 모터의 코일 저항을 표시한 것이고, Lm은 보이스 코일 모터의 코일 인덕턴스를 표시한 것이고, Rs는 보이스 코일 모터에 흐르는 전류(Im)를 검출하기 위한 센싱 저항을 표시한 것이다. 증폭기(AMP1)는 센싱 저항(Rs)에 강하되는 전압을 가변 이득(A)으로 증폭시키는 역할을 한다.
보이스 코일 모터에 걸리는 전압(Vvcm)은 수학식 1과 같이 표현된다.
Vvcm = Lm × dIm/dt + Rm×Im + Vbemf
여기에서, V_bemf은 보이스 코일 모터의 역기전력에 의한 전압을 나타낸다.
이에 따라서, 역기전력 측정부(52)의 출력 전압(Vo)은 수학식 2와 같이 표현된다.
Vo = (Lm × dIm/dt + Rm×Im + Vbemf) - A×Rs×Im
역기전력을 측정하는 시점에서 보이스 코일 모터에 흐르는 전류 Im이 일정하다고 가정하면, 수학식 2는 수학식 3과 같이 표현된다.
Vo = Rm×Im + Vbemf - A×Rs×Im
= V_bemf + (Rm/Rs - A)ㅧ Imㅧ Rs
수학식 3에서 Rm/Rs - A = 0인 조건을 만족하면, 역기전력 측정부(52)의 출력 전압(Vo)은 보이스 코일 모터에 의하여 발생되는 역기전력은 Vbemf이 됨을 알 수 있다.
이에 따라서, Rs 값은 이미 알고 있으므로 Rm 값만 알 수 있으면, 증폭기(AMP1)의 이득(A) 값을 Rm/Rs 값과 일치시킴으로써 정확하게 역기전력 값을 측정할 수 있게 된다.
만일, 증폭기(AMP1)의 이득(A) 값이 Rm/Rs 값과 일치되지 않는 경우에는 역기전력 측정부(52)에서 측정되는 역기전력 값에는 오차가 발생되게 된다.
그런데, 이미 설명한 바와 같이 보이스 코일 모터의 코일 저항(Rm)은 코일의 온도에 따라 가변되는 특성을 갖는다.
이에 따라서, 본 발명에서는 언로딩 실행 전에 역기전력 측정 오차를 줄이기 위하여 컨트롤러(42)에서 도 4와 같은 흐름도에 따라 역기전력 측정용 파라미터(A)를 조정한다.
언로딩 실행 직전의 역기전력 캘리브레이션을 위하여 디스크상의 임의의 두 지점을 시크(seek)한다(S401). 본 발명에서는 일 예로서, 정현파 가속도 궤적을 이용하여 시크를 실행한다.
시크를 실행하면서 디스크로부터 읽어낸 서보 정보와 역기전력 측정부(52)에서 측정된 아날로그 전압을 디지털 신호로 변환하여 메모리(50)에 저장한다(S402). 서보 정보는 구체적으로 트랙 정보를 의미한다.
다음으로, 샘플링 시간 단위로 서보 정보를 이용하여 헤드의 실제 속도 V_real(i)와 역기전력에 의한 헤드의 추정 속도 V_bemf(i)를 각각 연산하여, 헤드의 실제 속도 V_real(i) 궤적과 헤드의 추정 속도 V_bemf(i) 궤적을 생성시킨다(S403).
구체적으로, 서보 정보에는 트랙 번호 정보가 저장되어 있으므로 속도 측정 구간별로 이동된 트랙의 수를 알 수 있다. 이에 따라서, 속도 측정 샘플링 구간별 이동 거리는 이동된 트랙 수 × 트랙 피치로 계산되어 속도 측정 구간에서 헤드의 실제 속도 V_real(i)는 수학식 4에 의하여 계산된다.
V_real(i) = (N × P)/T
여기에서, N은 속도 측정 샘플링 구간에서 이동된 트랙 수이고, P는 트랙의 피치이며, T는 속도 측정 구간에서의 소요 시간이다.
또한, 역기전력에 의한 헤드의 추정 속도 V_bemf(i)는 다음과 같이 계산된다.
보이스 코일 모터의 역기전력 Vbemf와 보이스 코일 모터의 각속도 ω사이에는 수학식 5와 같은 관계가 성립한다.
Vbemf = Kb×ω
여기에서, Kb는 역기전력 상수이다.
따라서, 헤드의 추정 속도를 연산하고자 하는 시점에서 측정된 역기전력 값으로부터 보이스 코일 모터의 각속도를 구할 수 있다. 그리고, 보이스 코일 모터의각속도와 액츄에이터의 이동 속도 사이에는 비례 관계에 있으므로, 이들 사이의 비례상수(Kc)는 설계 시에 이미 결정된다.
따라서, 측정된 역기전력으로부터 구한 보이스 코일 모터의 각속도에 비례상수(Kc)를 곱하면, 최종적으로 역기전력에 의한 헤드의 추정 속도 V_bemf(i)가 산출된다.
시크 제어에 이용되는 가속도 궤적을 정현파 가속도 궤적을 이용하는 경우에 속도 궤적 또한 정현파 형태를 갖게 된다.
다음으로, 헤드의 실제 속도 궤적 및 헤드의 추정 속도 궤적을 분석하여 역기전력의 파라미터를 보정하기 위한 파라미터 보정 상수 bemf_cal을 산출한다(S404). 파라미터 보정 상수 bemf_cal는 일 예로서 양 궤적의 1차 고조파 성분의 비율로서 산출할 수 있다.
파라미터 보정 상수 bemf_cal를 산출하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 헤드의 실제 속도(V_real(i))를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT)하여, 수학식 6으로부터 헤드의 실제 속도 V_real(i)의 1차 고조파 sin 계수 V_real_sin_coef(1st)을 계산한다.
Figure 112006056131916-pat00001
여기에서,
Ts ; 샘플링 시간
f1 ; 1차 고조파 주파수
N ; 시크 동안 산출된 V_real(i) 샘플의 개수
이다.
같은 방법으로, 헤드의 추정 속도(V_bemf(i))를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform; DFT)하여, 수학식 7로부터 헤드의 추정 속도 V_bemf(i)의 1차 고조파 sin 계수 V_bemf_sin_coef(1st)을 계산한다.
Figure 112006056131916-pat00002
여기에서,
Ts ; 샘플링 시간
f1 ; 1차 고조파 주파수
N ; 시크 동안 산출된 V_bemf(i) 샘플의 개수
이다.
그리고 나서, 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값을 수학식 8로부터 구해낸다
Figure 112006056131916-pat00003
이와 같은 방법으로 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값을 산출할 수 있다.
그리고 나서, 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값이 임계 범위 내에 포함되는지를 판단한다(S405). 즉, 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값이 임계값 TH1 및 임계값 TH2 사이에 포함되는지 판단한다. 여기에서, 임계값 TH1은 0과 1사이의 값으로 설정하고, 임계값 TH2는 1과 2사이의 값으로 설정한다. 일 예로서, TH1 = 0.9, TH2 = 1.1로 설정할 수 있다. 이 경우에는 속도 오차를 10%까지 허용한다는 의미이다.
단계405(S405)의 비교 결과 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값이 임계 범위내에 포함되지 않는 경우에는, 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값을 적용하여 역기전력을 측정하는데 이용되는 파라미터(A)를 속도 오차의 크기를 줄이는 방향으로 변경시키고 나서, 단계401부터 다시 실행한다(S406).
즉, 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값이 1보다 큰 경우에는 수학식 8 및 수학 식 5로부터 실제 발생된 역기전력 값보다 크게 역기전력 측정부(52)에서 측정되었다는 것을 알 수 있다. 이는 수학식 3을 참조하면, Rm/Rs ?? A라는 사실을 알 수 있다. 이에 따라서, 속도 에러의 크기를 줄이기 위해서는 증폭기(AMP1)의 이득(A)의 크기를 증가시켜야 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에서는 bemf_cal 값을 증폭기(AMP1)의 이득(A) 값에 곱하여 속도 오차를 줄이는 방향으로 증폭기(AMP1)의 이득(A)의 크기를 변경시킨다.
또한, 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값이 1보다 작은 경우에는 수학식 8 및 수학식 5로부터 실제 발생된 역기전력 값보다 작게 역기전력 측정부(52)에서 측정되었다는 것을 알 수 있다. 이는 수학식 3을 참조하면, Rm/Rs ?? A라는 사실을 알 수 있다. 이에 따라서, 속도 에러의 크기를 줄이기 위해서는 증폭기(AMP1)의 이득(A)의 크기를 감소시켜야 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에서는 bemf_cal 값을 증폭기(AMP1)의 이득(A) 값에 곱하여 속도 오차를 줄이는 방향으로 증폭기(AMP1)의 이득(A)의 크기를 변경시킨다.
경우에 따라서, 증폭기(AMP1)의 이득(A)의 크기 변경은 일정 단위 크기만큼씩 이득(A)의 크기를 가변시키도록 설계할 수도 있다.
만일, 단계405(S405)의 비교 결과 단계405(S405)의 비교 결과 파라미터 보정 상수 bemf_cal 값이 임계 범위내에 포함되는 경우에는, 헤드의 실제 속도와 헤드의 추정 속도의 비율이 허용 범위내에 포함되었으므로 현재 결정되어 있는 파라미 터(A) 값으로 업데이트시킨다(S407).
다음으로, 본 발명에 따른 디스크 드라이브에서의 언로딩 제어 방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 컨트롤러(42)는 언로딩 실행 조건이 발생되는지를 판단한다(S501). 언로딩 실행 조건은 헤드가 로딩된 상태에서 전원을 오프(OFF)시키거나 파킹시키는 명령이 입력되는 조건 등이 이에 해당된다.
단계501(S501)의 판단 결과 언로딩 실행 조건이 발생된 경우에, 컨트롤러(42)는 언로딩 실행을 보류하고, 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행한다(S502). 역기전력 캘리브레이션 프로세스는 도 4에서 설명하였으므로, 중복 설명을 피하기로 한다.
역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하여 조정된 파라미터를 적용한 후에, 역기전력에 의한 보이스 코일 모터의 속도를 측정하면서 원하는 속도 궤적으로 언로딩 속도를 제어하면서 언로딩 프로세스를 실행한다(S503).
참고적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 역기전력 캘리브레이션 전의 시크 실행 시에 서보 신호에 의한 헤드의 실제 이동 속도와 역기전력을 이용한 헤드의 추정 속도의 차가 발생될 수 있다. 즉, ⓐ의 경우에는 헤드의 실제 속도보다 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 추정 속도가 크게 산출되며, ⓑ의 경우에는 헤드의 실제 속도보다 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 추정 속도가 작게 산출된다는 것을 보여준다.
또한, 도 7A는 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하지 않고 시크를 실 행하는 경우의 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 추정 속도 궤적을 보여준다.
도 7B는 본 발명에 따른 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하고 나서 시크를 실행하는 경우의 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 추정 속도 궤적을 보여준다.
따라서, 도 7B는 도 7A에 비하여 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의하여 산출되는 헤드의 추정 속도 궤적 사이의 속도 오차가 크게 줄어들었다는 것을 알 수 있다.
이와 같은 방법에 의하여, 언로딩 실행 전에 역기전력 캘리브레이션 프로세스를 실행하여 역기전력 측정 오차를 줄임으로써 원하는 속도로 정확히 언로딩 속도를 제어할 수 있게 된다.
본 발명은 방법, 장치, 시스템 등으로서 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필연적으로 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 프로세서 판독 가능 매체에 저장되어 질 수 있으며 또는 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. 프로세서 판독 가능 매체는 정보를 저장 또는 전송할 수 있는 어떠한 매체도 포함한다. 프로세서 판독 가능 매체의 예로는 전자 회로, 반도체 메모리 소자, ROM, 플레쉬 메모리, 이레이져블 ROM(EROM : Erasable ROM), 플로피 디스크, 광 디스크, 하드디스크, 광 섬유 매체, 무선 주파수(RF) 망, 등이 있다. 컴퓨터 데이터 신호는 전자 망 채널, 광 섬유, 공기, 전자계, RF 망, 등과 같은 전송 매체 위로 전파될 수 있는 어떠한 신호도 포함된다.
첨부된 도면에 도시되어 설명된 특정의 실시 예들은 단지 본 발명의 예로서 이해되어 지고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 본 발명에 기술된 기술적 사상의 범위에서도 다양한 다른 변경이 발생될 수 있으므로, 본 발명은 보여지거나 기술된 특정의 구성 및 배열로 제한되지 않는 것은 자명하다. 즉, 본 발명은 하드디스크 드라이브를 포함하는 각종 디스크 드라이브에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 종류의 데이터 저장 장치에 적용될 수 있음은 당연한 사실이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 언로딩 실행 전에 임의의 시크를 실행하면서 구한 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 추정 속도 궤적을 일치시키는 방향으로 역기전력 캘리브레이션을 실행함으로써, 역기전력에 의하여 정확하게 헤드의 속도를 산출할 수 있는 효과가 발생된다. 또한, 언로딩 전에 정밀하게 역기전력 캘리브레이션을 실행하고 나서 언로딩을 실행하여 역기전력에 의하여 산출된 헤드의 속도에 근거하여 정밀하게 언로딩 속도를 제어할 수 있는 효과가 발생된다.

Claims (23)

  1. 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 서보 정보를 읽어내고 역기전력 값을 측정하여 각각 저장하는 단계;
    상기 저장된 서보 정보를 이용하여 연산되는 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 저장된 역기전력 값을 이용하여 연산되는 헤드의 추정 속도 궤적을 생성시키는 단계;
    상기 생성된 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적 값을 각각 이산 푸리에 변환시키는 단계;
    상기 이산 푸리에 변환된 실제 속도 궤적의 1차 고조파 사인 계수와 상기 이산 푸리에 변환된 추정 속도 궤적의 1차 고조파 사인 계수의 비율로 파라미터 보정 상수를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 파라미터 보정 상수를 적용하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 역기전력 캘리브레이션 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 헤드의 실제 속도 궤적은 샘플링 주기로 서보 신호를 이용하여 구한 탐색 거리를 탐색 시간으로 나누어 계산된 헤드의 실제 속도 값으로 생성시킴을 특징으로 하는 역기전력 캘리브레이션 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 헤드의 추정 속도는 샘플링 주기로 보이스 코일 모터에서 측정된 역기전력 값을 역기전력 상수로 나누어 추정 각속도 값을 구하고, 상기 추정 각속도 값에 선속도 변환용 비례상수를 곱하여 계산된 헤드의 추정 속도 값으로 생성시킴을 특징으로 하는 역기전력 캘리브레이션 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파라미터는 보이스 코일 모터의 코일 저항 값의 변화율에 상응하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 가변됨을 특징으로 하는 역기전력 캘리브레이션 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 디스크 드라이브에서의 언로딩 실행 조건이 발생되는지를 판단하는 단계;
    상기 단계 판단 결과 언로딩 실행 조건이 발생된 경우에, 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 서보 정보를 이용한 연산되는 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력을 이용하여 연산되는 헤드의 추정 속도 궤적을 각각 산출하는 단계;
    상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적 값을 각각 이산 푸리에 변환시키는 단계;
    상기 이산 푸리에 변환된 실제 속도 궤적의 1차 고조파 사인 계수와 상기 이산 푸리에 변환된 추정 속도 궤적의 1차 고조파 사인 계수의 비율로 파라미터 보정 상수를 산출하는 단계;
    상기 파라미터 보정 상수를 적용하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 파라미터를 적용하여 측정되는 역기전력을 이용하여 언로딩 속도를 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 헤드의 실제 속도 궤적은 샘플링 주기로 서보 신호를 이용하여 구한 탐색 거리를 탐색 시간으로 나누어 계산된 헤드의 실제 속도 값으로 생성시킴을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 헤드의 추정 속도 궤적은 샘플링 주기로 보이스 코일 모터에서 측정된 역기전력 값을 역기전력 상수로 나누어 추정 각속도 값을 구하고, 상기 추정 각속도 값에 선속도 변환용 비례상수를 곱하여 계산된 헤드의 추정 속도 값으로 생성시킴을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 파라미터는 보이스 코일 모터의 코일 저항값의 변화율에 상응하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 가변됨을 특징으로 하는 디스크 드라이브의 언로딩 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항 내지 제4항 또는 제7항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  14. 정보를 저장하는 디스크;
    상기 디스크에 정보를 기록하거나 상기 디스크로부터 정보를 읽어내는 헤드;
    상기 헤드를 이동시키는 액츄에이터;
    모터 제어신호에 상응하는 모터 구동 전류를 생성시키는 구동부;
    상기 모터 구동 전류에 따라서 회전력으로 상기 액츄에이터를 이동시키는 보이스 코일 모터;
    상기 보이스 코일 모터에서 발생되는 역기전력을 측정하기 위한 역기전력 측정부; 및
    상기 보이스 코일 모터를 속도를 제어하는 모터 제어신호를 생성시키고, 상기 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 서보 정보를 이용한 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의한 헤드의 추정 속도 궤적을 각각 산출하고, 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적 값을 각각 이산 푸리에 변환시키고, 상기 이산 푸리에 변환된 실제 속도 궤적의 1차 고조파 사인 계수와 상기 이산 푸리에 변환된 추정 속도 궤적의 1차 고조파 사인 계수의 비율로 파라미터 보정 상수를 산출하고, 상기 산출된 파라미터 보정 상수를 적용하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하는 컨트롤러를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  15. 제14항에 있어서, 상기 역기전력 측정부는
    상기 보이스 코일 모터의 코일과 직렬로 접속되어, 상기 코일로 흐르는 전류를 검출하는 센싱 저항; 및
    상기 센싱 저항에서 강하되는 전압을 가변 이득으로 증폭시키는 증폭기를 포함하고, 상기 증폭기에서 출력되는 전압 값으로 상기 보이스 코일 모터의 역기전력을 측정함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  16. 제15항에 있어서, 상기 증폭기의 가변 이득 값은 보이스 코일 모터의 코일 저항값의 변화율에 상응하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 가변됨을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  17. 제15항에 있어서, 상기 증폭기의 가변 이득은 상기 컨트롤러에 의하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되는 방향으로 가변됨을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  18. 제14항에 있어서, 상기 헤드의 실제 속도 궤적은 샘플링 주기로 서보 신호를 이용하여 구한 탐색 거리를 탐색 시간으로 나누어 계산된 헤드의 실제 속도 값으로 생성시킴을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  19. 제14항에 있어서, 상기 헤드의 추정 속도는 샘플링 주기로 보이스 코일 모터에서 측정된 역기전력 값을 역기전력 상수로 나누어 추정 각속도 값을 구하고, 상기 추정 각속도 값에 선속도 변환용 비례상수를 곱하여 계산된 헤드의 추정 속도 값으로 생성시킴을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  20. 제14항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 보이스 코일 모터의 코일 저항값의 변화율에 상응하여 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 가변됨을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  21. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러는 언로딩 실행 조건이 발생되면 언로딩을 실행하기 전에 상기 디스크 상의 임의의 두 지점을 탐색하면서 헤드의 실제 속도 궤적과 역기전력에 의한 헤드의 추정 속도 궤적을 각각 산출하고, 상기 헤드의 실제 속도 궤적과 상기 헤드의 추정 속도 궤적이 일치되도록 역기전력 측정에 관련된 파라미터를 조정하고 나서, 상기 조정된 파라미터를 적용하여 측정되는 역기전력을 이용하여 언로딩 속도를 제어함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
  22. 삭제
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