KR19980050391A - 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하드디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 스핀들모터 구동 전압레벨에 동기되어 스핀들 모터 회전주파수를 발생하고, 스핀들모터의 회전을 제어하는 스타트-업 오실레이터와, 상기 스핀들모터의 회전을 재스타트시키기 위해 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 제어하는 제어신호를 발생하는 리-스타트 오실레이터를 구비하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출회로에 있어서, 상기 리-스타트 오실레이터와 접지사이에 위치하고, 상기 리-스타트 오실레이터로 부터 발생되는 제어신호가 상기 스핀들모터 구동 전압레벨를 제어하여 스핀들모터가 리-스타트되는 것을 막기위한 소정의 저항소자와, 상기 리-스타트 오실레이터와 상기 스타트-업 오실레이터 사이의 로드에 연결되며, 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 감지하여 스틱션에러 발생 시 보이스코일모터로 쉐이킹 제어신호를 발생하는 마이크로콘트롤러로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출회로를 제공함으로서, 시스템의 신뢰성 향상과 안정도를 증가 시킬 수 있는 잇점이 있다.

Description

하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출회로 및 방법.

본 발명은 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive : 이하 하드디스크 드라이브라 함)에 관한 것으로, 특히 하드디스크 드라이브 내부의 헤드와 디스크간의 마찰력에 의해 발생하는 스틱션 에러(stiction error : 이하 스틱션 에러라 함)를 검출하는 방법 및 회로에 관한 것이다.

통상적으로 하드디스크 드라이브는 회전하는 자기 디스크상에 데이타를 자기적으로 기록/독출하는 장치로서 대량의 데이타를 고속으로 악세스할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조기억장치로서 널리 사용된다. 이러한 하드 디스크 드라이브는 회전하는 자기 디스크상에 동심원 형태로 배열되는 트렉들에 정보를 저장한다. 그리고, 이들 트렉들은 자기 디스크상에 데이타를 독출, 기록하기 위한 자기헤드에 의해 엑세스된다. 그러므로, 상기와 같은 하드 디스크 드라이버에 초기전원을 인가하면 시스템은 내부의 제어부에 의해 초기화동작을 수행하게 되는데 즉, 자기디스크(magnetic disk)를 회전시키는 스핀들모터(spendle moter)를 구동하게 된다. 이때, 상기 구동된 스핀들모터가 약 1000rpm에 도달하였을 시 헤드가 상기 디스크상에서 부상하며, 정상속도로 회전할 시 헤드를 이동시키는 VCM을 구동시킨다. 하지만, 상기 초기전원이 인가되어 스핀들모터를 구동시킬 시 자기헤드와 자기디스크사이의 마찰력에 의해 상기 스핀들모터가 회전하지 못하는 스틱션 에러가 발생한다. 그러므로, 이를 극복하기 위한 방법으로 종래에는 스핀들모터 세이킹(SPM saking)을 수행하였다.

그러면, 상기 스핀들모터 세이킹을 수행하기 위해 스틱션에러를 검출하는 종래의 방법을 도 1, 2 의 블럭구성도와 도 3,4,5의 그래프를 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브의 블록구성도로서, 도 1을 참조하면, 디스크들(26)은 스핀들(spindle) 모터(28)에 의해 회전한다. 자기헤드들(32)은 디스크들(26)중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환형 보이스 코일(rotary voice coil) 액츄에이터와 결합된 E-블럭 어셈블리로 부터 디스크들(26)쪽으로 신장된 서포트 암들에 각각 대응되게 설치된다. 마이크로 콘트롤러(126)는 호스트컴퓨터로 부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 시스템의 전반적인 제어명령을 발생한다. 보이스코일 모터 구동부(22)는 마이크로 콘트롤러(20)로부터 발생되는 헤드들(32)의 위치 제어를 위한 신호에 의해 액츄에이터를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터의 보이스 코일모터(24)에 인가한다. 보이스 코일 모터(24)는 상기 보이스코일 모터 구동부(22)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들(32)을 디스크들(26)상에서 이동시킨다. 스핀들 모터 구동부(30)는 마이크로 콘트롤러(20)로부터 발생되는 디스크들(26)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터(28)를 구동하여 디스크들(26)을 회전시킨다.

그리고, 도 2은 스핀들모터를 구동하는 스핀들모터 구동 집적회로로서, 스타트-업 오실레이터(start-up oscillator)(4)는 스핀들모터의 백-이엠에프(back -EMF)에 의한 CSTMON의 전압레벨에 동기되어 COSC주파수를 발생하고, 스핀들모터의 회전을 제어한다. 리-스타트 오실레이터 (re-start oscillator)(2)는 상기 스타트-업 오실레이터 (4)에 의해 스핀들모터가 스타트 되었음에도 불구하고 정속회전모드로 구동되지 않을 시 일정주기로 상기 스핀들모터의 회전을 재스타트시키기 위한 CRST신호를 발생하여 상기 스타트-업 오실레이터(4)에 인가되는 CSTMON의 전압레벨을 제어한다. 그러면, 상기 도 1, 2의 블록구성도의 동작을 도 3, 4의 그래프를 통해 상세히 설명하면,도 3는 종래의 회로에 따른 스핀들모터의 동작을 제어하기 위해 발생하는 신호의 그래프로서, 상기 도 4은 도 3의 그래프중 도면부호100을 확대한 도면이다. 그러면, 도 4에서와 같이 상기 스핀들모터가 스타트-업 모드(start-up mode)를 수행할 시 일반적으로 정상적인 동작을 수행할 시 세가지의 구간을 수행하는데, 그 첫번째 수행구간은 스핀들모터를 쉐이킹하는 구간으로서 그래프의 ①구간이며, 두번째 수행구간은 스핀들모터의 회전을 시작하도록 하는 구간으로서 그래프의 ②구간이며, 세번째 수행구간은 스핀들모터를 가속하고 정속도에서 속도를 유지하는 런닝(running)구간으로서 그래프의 ③구간이다. 그러므로, 상기 그래프에서 초기에 전원이 인가되어 상기 첫번째 ①구간에서와 같이 스핀들모터 구동을 제어하는 전압(CSTMON 전압)을 0V보다 크거나 같고 1.4V보다 작게 공급할 시 이에 동기되어 스타트-업 오실레이터(4)는 그 스핀들모터 구동전압(CSTMON)에 대한 스핀들모터 회전 제어주파수 (COSC주파수)를 176Hz로 발생하며, 그 주파수에 동기하여 상기 스핀들모터는 쉐이킹 동작하게 된다. 그런후, 두번째 ②구간에서와 같이 상기 스핀들모터 구동하는 전압(CSTMON 전압)이 상기 스타트-업 오실레이터(4)에 1.4V보다 크거나 같고 5V보다 작게 공급할 시 그 스핀들모터 구동전압에 대한 스핀들모터 회전주파수 (COSC주파수)는 8.6Hz로 발생하며, 그 주파수에 동기하여 스핀들모터를 회전하도록 스타트하게 된다. 그런후, 상기 스핀들모터의 회전이 스타트 된 후 상기 회전하는 스핀들모터로부터 백-이엠에프(back-EMF)가 검출되고, 또한 검출된 백-이엠에프에 의해 상기 스핀들모터 구동하는 전압(CSTMON 전압)이 0V로 다운된다. 그리고, 상기 스핀들모터 구동전압에 대한 스핀들 모터 회전주파수 (COSC주파수)는 세번째구간③에서와 같이 176Hz로 발생하며 그 주파수에 동기하여 회전중인 스핀들모터의 회전수를 정속도 회전 하도록 한다. 그러므로, 상기와 같이 스핀들모터의 스타트-업 모드를 수행하는 중에 스핀들모터 쉐이킹동작을 수행하여 상기 스틱션에러를 극복하였다. 하지만, 도 5 와 같이 스타트-업 오실레이터(4)에 의해 스타트된 스핀들모터가 헤드와 디스크 사이에 스틱션이 발생하여 두번째구간②인 스핀들모터 회전 스타트구간에서 세번째 구간③인 스핀들모터 정속회전 런닝구간으로 넘어가지 않고 일정시간만큼 지연되었을 시 즉, 상기 리-스타트 오실레이터(2)에서 발생하는 CRST신호의 한주기 시간이 되었을 시 이에 동기되어 상기 스타트-업 오실레이터(4)에 인가되는 CSTMON 전압레벨을 로우레벨(1.4이하)로 다운시켜 첫번째 구간①인 스핀들모터 쉐이킹구간을 다시 수행하는 리-스타트 모드(re-start mode)로 동작한다. 그러므로, 상기 스핀들모터의 쉐이킹동작을 다시 수행하여 상기 스틱션을 극복하도록 하였다.

하지만, 통상적으로 스틱션에러를 극복하는데는 보이스코일 모터를 쉐이킹 동작시키는 방법이 더 효과적이나 상기 스틱션에러가 발생하였을 시 그것을 인지하는데 최소 6-7(sec)정도 소요되므로서, 상기 발생한 스틱션에러를 극복하는데 필요한 보이스코일모터 쉐이킹 동작을 효과적으로 수행하지 못해 통상적으로 규정된 드라이브 지연시간(drive delay time) 15(sec)를 패스(pass)시키지 못해 시스템 에러를 유발하는 문제점이 발생하였다.

본 발명의 목적은 하드디스크 드라이브에서 발생되는 스틱션 에러를 극복하기 위한 보이스 코일 모터(voice coil moter : 이하 VCM 이라 함) 쉐이킹(shaking)동작을 보다 효과적으로 빨리 수행하도록 하는 방법 및 회로를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스핀들모터 구동 전압레벨에 동기되어 스핀들 모터 회전주파수를 발생하고, 스핀들모터의 회전을 제어하는 스타트-업 오실레이터와, 상기 스핀들모터의 회전을 재스타트시키기 위해 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 제어하는 제어신호를 발생하는 리-스타트 오실레이터를 구비하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출회로에 있어서, 상기 리-스타트 오실레이터와 접지사이에 위치하고, 상기 리-스타트 오실레이터로 부터 발생되는 제어신호가 상기 스핀들모터 구동 전압레벨를 제어하여 스핀들모터가 리-스타트되는 것을 막기위한 소정의 저항소자와, 상기 리-스타트 오실레이터와 상기 스타트-업 오실레이터 사이의 로드에 연결되며, 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 감지하여 스틱션에러 발생 시 보이스코일모터로 쉐이킹 제어신호를 발생하는 마이크로콘트롤러로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도.

도 2은 종래의 스핀들모터의 동작을 제어하는 회로의 블럭구성도.

도 3는 종래의 회로에 따른 스핀들모터의 동작을 제어하기 위해 발생하는 신호의 그래프.

도 4은 도 3 그래프중 100부분을 확대하여 나타낸 그래프.

도 5는 도 4에서 스틱션에러 발생 시 리-스타트 동작을 제어하기 위해 발생하는 신호의 그래프.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스핀들모터의 동작을 제어하는 회로의 블럭구성도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스핀들모터의 동작을 제어하기 위해 발생하는 신호의 그래프.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 도 6에서 스틱션에러 발생 시 리-스타트 동작을 제어하기 위해 발생하는 신호의 그래프.

도 9은 본 발명의 실시예에 따른 스틱션에러 발생 시 보이스 코일 모터를 쉐이킹 동작하기 위한 제어흐름도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하 본 발명에 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 스핀들모터의 동작을 제어하는 회로의 블록구성도로서, 스타트-업 오실레이터(4), 제1저항(10), 제2컨덴서(12)들은 상기 도1에서 설명한 것과 동일한 동작을 수행하나 도 2에서의 리스타트 오실레이터(2)와 접지사이에 연결되어 CSTMON전압레벨을 제어하기 위한 COST신호를 발생하는 제1컨텐서(6)를 제2저항(502)로 대치함으로서, 상기 리-스타트 오실레이터(2)가 CSTMON 전압레벨을 제어하지 못하게 하였다. 그리고, 마이크로콘트롤러(504)는 상기 리-스타트 오실레이터(2)와 스타트-업 오실레이터(4)사이의 로드에 연결되고, 상기 CSTMON 전압레벨을 검출하여 상기 보이스코일 모터에 쉐이킹 제어신호를 발생함으로서 보이스코일 모터 쉐이킹동작을 수행하도록 한다. 그러면, 상기와 같은 도 5의 블록구성도 동작을 도 7 및 도 8을 통해 상세히 설명한다.

먼저 도 7과 같이 시스템에 초기전원을 인가하여 상기 첫번째 ①구간에서와 같이 스핀들모터 구동을 제어하는 전압(CSTMON 전압)을 0V보다 크거나 같고 1.4V보다 작게 공급할 시 이에 동기되어 스타트-업 오실레이터(4)는 그 스핀들모터 구동전압(CSTMON)에 대한 스핀들모터 회전 제어주파수 (COSC주파수)는 176Hz로 발생하며, 그 주파수에 동기하여 상기 스핀들모터는 쉐이킹 동작하게 된다. 이때, 리-스타트 오실레이터(2)로부터 발생되는 CRST신호는 상기 CSTMON 전압레벨을 제어하지 못할정도의 크기로 (b)파형과 같이 유지된다. 그런후, 두번째 ②구간에서와 같이 상기 스핀들모터 구동하는 전압(CSTMON 전압)이 상기 스타트-업 오실레이터(4)에 1.4V보다 크거나 같고 5V보다 작게 공급할 시 그 스핀들모터 구동전압에 대한 스핀들모터 회전주파수 (COSC주파수)는 8.6Hz로 발생하며, 그 주파수에 동기하여 스핀들모터를 회전하도록 스타트하게 된다. 그런후, 상기 스핀들모터의 회전이 스타트 된 후 상기 회전하는 스핀들모터로부터 백-이엠에프(back-EMF)가 검출되고, 또한 검출된 백-이엠에프에 의해 상기 스핀들모터 구동하는 전압(CSTMON 전압)이 0V로 다운된다. 그리고, 상기 스핀들모터 구동전압에 대한 스핀들 모터 회전주파수 (COSC주파수)는 세번째구간③에서와 같이 176Hz로 발생하며 그 주파수에 동기하여 회전중인 스핀들모터의 회전수를 정속도 회전 하도록 한다. 그러므로, 상기와 같이 스핀들모터의 스타트-업 모드를 수행하는 중에 스핀들모터 쉐이킹동작을 수행하여 상기 스틱션를 극복한다. 하지만, 도 8과 같이 스타트-업 오실레이터(4)에 의해 스타트된 스핀들모터가 헤드와 디스크 사이에 스틱션이 발생하여 두번째구간②인 스핀들모터 회전 스타트구간에서 세번째 구간인 스핀들모터 정속회전 런닝구간으로 넘어가지 않고 일정시간(즉, 도면에 표기된 702부분까지의 시간)만큼 지연되었을 시 상기 스핀들 모터 회전주파수 (COSC주파수)를 제어하는 CSTMON 전압레벨을 그대로 유지하고 있어 이를 상기 리-스타트 오실레이터(2)와 스타트 오실레이터(4) 사이에 연결된 마이크로콘트롤러(504)가 감지하여 보이스코일 모터로 보이스코일 모터 쉐이킹동작 제어신호를 발생한다.

결국, 본 발명은 종래에 CSTMON 전압레벨을 제어하는 CRST신호를 로우레벨로 유지시켜 스핀들모터를 리-스타트하는 동작을 방지하기 위해 기존에 리-스타트 오실레이터(2)와 접지사이에 연결된 제1컨덴서(6)를 제2저항(502)로 대치하였고, 이로인해 마이크로콘트롤러(504)가 스틱션에러를 보다 빠르게 인지하여 보이스코일모터에 쉐이킹동작 제어신호를 발생하도록 상기 리-스타트 오실레이터(2)와 스타트-업 오실레이터(4) 사이의 로드에 연결하였다.

그러므로, 상기 마이크로콘트롤러(504)에 의한 본 발명의 제어흐름을 도 8을 통해 상세히 설명한다.

도 9은 본 발명의 실시예에 따른 스틱션에러 발생 시 보이스 코일 모터를 쉐이킹 동작하기 위한 제어흐름도이다. 도 9을 참조하면, 먼저 800단계에서 초기전원이 인가될 시 마이크로콘트롤러(504)는 810단계에서 스타트-업 오실레이터(4)에 제어신호를 발생하여 스핀들모터 회전 제어주파수 (COSC주파수)를 176Hz로 발생하고 그 주파수에 동기되어 상기 스핀들모터를 쉐이킹 동작시킨다. 그런후, 820∼830단계에서 상기 마이크로콘트롤러(504)는 설정된 소정시간이 지난 후 상기 스타트-업 오실레이터(4)에 제어신호를 발생하여 스핀들모터 회전 제어주파수 (COSC주파수)를 8.6Hz로 발생하고, 그 주파수에 동기되어 상기 스핀들모터가 회전을 시작하도록 동작시킨 후 타이머를 구동시킨다. 그런후, 840단계에서 상기 마이크로콘트롤러(504)는 상기 스핀들모터가 미리 설정된 시간내에 정속도로 구동되고 있는가를 검출한다. 이때, 상기 스핀들모터가 정속도로 회전하는가의 여부는 상기 스핀들모터가 구동될 시 발생되는 백-이엠에프 신호를 검출하는 방법과, 상기 백-이엠에프 신호에 의거한 스핀들모터 구동전압의 유지시간을 검출하는 방법을 사용한다.

그러므로, 상기 840단계에서 설정된 시간내에 상기 스핀들모터가 정속도로 회전할 시 곧바로 상기 마이크로콘트롤러(504)는 880단계를 수행하여 이후 동작모드를 수행하도록 제어한다. 하지만, 상기 840단계에서 설정된 시간내에 상기 스핀들모터가 정속도로 회전하지 않을 시 850단계에서 상기 마이크로콘트롤러(504)는 보이스코일모터를 쉐이킹 동작하는 제어신호를 해당부에 발생하여 보이스 코일 모터 쉐이킹 동작모드를 수행한다. 그런후, 860단계에서 상기 마이크로콘트롤러(504)는 상기 스핀들모터를 회전 시작시키는 모드를 다시 수행한다. 그런후, 870단계에서 상기 마이크로콘트롤러(504)는 상기 화전을 시작한 스핀들모터가 미리 설정된 시간내에 정속도로 구동되고 있는가를 검출하여 정속도 회전할 시 880단계를 수행하여 이후 동작모드를 수행하도록 제어한다. 하지만, 상기 설정된 시간내에 상기 스핀들모터가 정속도로 회전하지 않을 시 850단계를 다시 수행하도록 제어한다. 이때, 상기 870단계의 스핀들모터가 정속도로 구동되고 있는가를 검출하는 단계는 사용자에 의해 소정횟수 만큼 반복하도록 하여 무한루프를 돌지않도록 한다.

하드디스크 드라이브에서 발생되는 스틱션 에러를 극복하기 위한 보이스 코일 모터(voice coil moter : 이하 VCM 이라 함) 쉐이킹(shaking)동작을 보다 효과적으로 빨리 수행하도록 하는 방법 및 회로를 제공함으로서, 시스템을 보다 안정화 시킬 수 있는 잇점이있다.

Claims (4)

1. 스핀들모터 구동 전압레벨에 동기되어 스핀들 모터 회전주파수를 발생하고, 스핀들모터의 회전을 제어하는 스타트-업 오실레이터와, 상기 스핀들모터의 회전을 재스타트시키기 위해 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 제어하는 제어신호를 발생하는 리-스타트 오실레이터를 구비하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출회로에 있어서,

   상기 리-스타트 오실레이터와 접지사이에 위치하고, 상기 리-스타트 오실레이터로 부터 발생되는 제어신호가 상기 스핀들모터 구동 전압레벨를 제어하여 스핀들모터가 리-스타트되는 것을 막기위한 소정의 저항소자와,

   상기 리-스타트 오실레이터와 상기 스타트-업 오실레이터 사이의 로드에 연결되며, 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 감지하여 스틱션에러 발생 시 보이스코일모터로 쉐이킹 제어신호를 발생하는 마이크로콘트롤러로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출회로.
2. 스핀들모터 구동 전압레벨에 동기되어 스핀들 모터 회전주파수를 발생하고, 스핀들모터의 회전을 제어하는 스타트-업 오실레이터와, 상기 스핀들모터의 회전을 재스타트시키기 위해 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 제어하는 제어신호를 발생하는 리-스타트 오실레이터와, 상기 리-스타트 오실레이터와 접지사이에 위치하고, 상기 리-스타트 오실레이터로 부터 발생되는 제어신호가 상기 스핀들모터 구동 전압레벨를 제어하여 스핀들모터가 리-스타트되는 것을 막기위한 소정의 저항소자와,상기 리-스타트 오실레이터와 상기 스타트-업 오실레이터 사이의 로드에 연결되며, 상기 스핀들모터 구동 전압레벨을 감지하여 스틱션에러 발생 시 보이스코일모터로 쉐이킹 제어신호를 발생하는 마이크로콘트롤러를 구비하는 하드 디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출방법에 있어서, 초기에 상기 스타트-업 오실레이터에 의해 상기 스핀들모터의 회전이 스타트된 후 타이머를 구동하여 소정시간 이내에 상기 스핀들모터의 회전이 정속도로 구동되는가를 검출하는 과정과, 상기 스핀들모터가 소정시간이내에 정속도로 회전하지 않을 시 스틱션이 발생한 것으로 인지하고, 상기 보이스코일모터에 쉐이킹 제어신호를 발생하여 보이스코일 모터 쉐이킹동작을 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 스핀들모터의 회전이 정속도로 구동되는가를 검출하는 과정은,

   상기 스핀들모터로부터 발생하는 백-이엠에프 신호를 검출하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 스핀들모터의 회전이 정속도로 구동되는가를 검출하는 과정은,

   상기 스핀들모터의 백-이엠에프 신호에 의한 스핀들모터 구동전압 유지시간을 감지하여 상기 스핀들모터의 회전이 정속도로 구동되는가를 검출하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브의 스틱션 에러 검출방법.