KR20010094966A

KR20010094966A - 디스크 드라이버 모터의 전기정류 시스템, 방법 및프로그램 제품

Info

Publication number: KR20010094966A
Application number: KR1020010012427A
Authority: KR
Inventors: 헤렌스코트에드윈
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-10
Publication date: 2001-11-03
Also published as: SG91347A1; KR100422058B1; US6339303B1

Abstract

본 발명은 지수적으로 감쇄하는 전기정류 곡선에 따라 디스크 드라이브 모터를 작동시키는 시스템, 방법, 및 프로그램 제품을 공개하고 있다. 디스크 드라이브는 모터와, 그 모터에 의해 구동되는 스핀들과, 그 스핀들에 결합되는 하나 또는 그 이상의 회전형 기억 매체와, 그 모터에 결합되는 모터 드라이버 회로와, 그 모터 드라이버 구성 요소 및 다른 디스크 드라이브 구성 요소에 결합되는 디스크 드라이브 제어기를 포함하고 있다. 디스크 드라이브의 다양한 구성 요소는 디스크 드라이브 시스템 제어기에 의해 생성된 신호에 따른 동작 중에 제어된다. 특히, 디스크 드라이브 제어기는 전기정류 타이밍 신호를 모터 드라이버에 제공하고, 이어서, 모터 드라이버는 모터를 구동시킨다. 모터 시동의 제1 부(部) 동안에, 디스크 드라이브 제어기는 모터의 외부 전기정류를 선택한다. 이상적인 전기정류의 제1 부분을 근사하는 전기정류값은 미리 정의되어, 룩업 테이블로서 메모리 시스템에 기억된다. 제2 부분에 근사하는 전기정류값은 모터의 가속 특성을 기초로 하여 소정의 기울기를 갖는 선형 방정식으로부터 유도된다. 모터가 임계 BEMF 속력에 도달하지 못하면, 그 기울기는 필요에 따라 반복해서 감소되고, 전기정류값은 모터가 기동될 때까지 전기정류의 제2 부분에 대해서 재계산된다. 초기 기동 시퀀스의 두 부분 동안에 생성된 전기정류값들은 모터의 전기정류를 외부 제어하는데 사용된다. 자기 전기정류가 적절히 작용할 만큼 후방 기전력이 충분히 큰 임계 BEMF 속력에 모터가 도달한 이후에, 모터의 내부 전기정류 또는 자기 전기정류는 모터를 자기 전기정류하는데 사용된다.

Description

디스크 드라이버 모터의 전기정류 시스템, 방법 및 프로그램 제품{SYSTEM, METHOD, AND PROGRAM PRODUCT FOR CONTROLLING COMMUTATION OF DISK DRIVE MOTOR}

본 발명은 일반적으로 모터, 특히 디스크 드라이브용 모터의 제어에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전기정류(commutation) 프로파일이 지수적으로 감쇄하는 곡선에 의해 특징지어지는 디스크 드라이브 모터 등의 모터의 전기정류 타이밍을 제어하기 위한 시스템, 방법, 및 프로그램 제품에 관한 것이다.

데이터 처리 시스템에 관한 하드 디스크 드라이브는 모터에 의해 구동된다. 하드 디스크 드라이브의 동작은 디스크 드라이브 제어기에 의해 제어되고, 디스크드라이브 제어기는 모터 드라이버를 제어한다. 모터 드라이버는 외부 전기정류 시퀀스를 이용하여 전기정류를 외부 제어하거나, 자기(自己) 전기정류를 이용하여 전기정류를 내부 제어한다. 모터 드라이버는 모터 권선으로부터의 피드백을 수신하는 모터 드라이버의 후방 기전력 검출 회로를 이용한다. 모터가 최초 시동하고 있는 경우에, 모터는 충분하게 고속 운동하고 있지 않기 때문에, 자기 전기정류는 행해질 수 없다. 따라서, 모터 드라이버는 디스크 드라이브 제어기의 마이크로프로세서가 제공하는 전기정류 시퀀스를 이용하여 모터를 외부 제어(즉, 개방 루프 제어를 통해)해야 한다.

시동의 초기 부분 동안에(즉, 전기정류가 이용 가능하기 이전에), 모터 드라이버는 전기정류, 즉 모터의 속력 및 가속도를 외부 제어한다. 통상, 모터 드라이버 회로는 「프리드라이버」 응용 주문형 집적회로(ASIC)가 제어하는 전계 효과 트랜지스터(FET)들로 이루어져 있다. 프리드라이버는 6 개의 FET의 쌍들을 개별적으로 활성화시킴으로써 6 가지의 전기정류 상태 사이를 전환한다. 전기정류 기간이란 다른 전기정류 상태로 전환하기 이전에 전기정류 드라이버가 특정 전기정류 상태를 유지하는 지속 시간이다.

시동 중인 모터는, 일반적으로 선형인 속도 프로파일에 의해 이상적으로 특징지어진다. 모터의 동작 시간이 경과함에 따라, 모터의 속력은 선형적으로 증가한다. 모터의 속력은 경과된 동작 시간과 관련하여, 선형 방정식으로서 특징지어진다. 전기정류 기간은 모터의 속력에 대해 역수의 관계(즉, y=1/x의 형태로)에 있으므로, 모터의 속력이 증가함에 따라 지수적으로 감소한다. 디스크 드라이브 제어기또는 모터 제어기의 프로세서 등의 프로세서는 지수 방정식을 효율적으로 이용할 수 없다.

따라서, 이상적인 전기정류 기간값을 전기정류 곡선(즉, 지수적 감쇄 곡선)을 따라 근사시키기 위해, 프로세서는 다항식을 사용해왔다. 예컨대, 4차 다항식을 사용해왔다. 이상적인 전기정류 곡선은 두 개의 부분으로서 설명할 수 있다. 제1 부분은 곡선의 「굴곡부」를 비롯한 곡선의 개시 부분으로 이루어지고, 제2 부분은 그 「굴곡부」에 이은 곡선의 나머지 부분이다. 다항식 근사 방법의 한 가지 문제는, 이상적인 전기정류 곡선의 제2 부분(즉, 곡선 중 제1 「굴곡부」 이후의 부분)이 양호하게 근사되도록 계수를 선택하면, 곡선의 제1 부분(즉, 곡선 중 「굴곡부」를 비롯한 그 이전의 부분)은 양호하게 근사되지 않는다는 점이다. 전기정류 곡선의 제1 부분을 보다 양호하게 근사하도록 다항식의 계수들을 변경하면, 전기정류 곡선의 제2 부분의 근사는 악화된다. 다항식이 전기정류 곡선의 제1 부분과 제2 부분을 모두 정밀하게 근사할 수 없는 이유는 두 방정식이 다른 형식으로 되어 있기 때문이다.

후방 기전력(BEMF) 검출 회로는 모터 제어기가 모터를 전기정류(즉, 모터 회전자의 자극을 검출)해야 할 시기를 판단할 수 있게 피드백을 제공한다. 일부 BEMF 검출 회로는 BEMF 감도가 높아, 보다 작은 BEMF 진폭으로도 신뢰성 있게 기능한다. 이러한 회로는 보다 저속의 모터 속력(즉, 보다 저속의 임계 BEMF 속력)에서도 자기 전기정류를 수행할 수 있다. 다른 BEMF 검출 회로는 BEMF 감도가 낮아, 보다 큰 BEMF 진폭이 있어야 신뢰성 있게 기능한다. 이 경우에는 자기 전기정류가 이용되기이전에 모터를 보다 고속력(즉, 보다 고속의 임계 BEMF 속력)으로 가속시켜야 한다. 전기정류의 개방 루프 개시 시퀀스가 모터를 구동하여 신뢰성 있게 이 만큼의 고속력에 도달시키기 위해서는, 이상적인 전기정류 곡선은 매우 조밀하고 정밀하게 근사되어야 한다.

이 외에도, 최초의 시동 시도 시에는 모터가 기동(起動)한 후 임계 BEMF 속력에 도달하지 못할 수도 있다. 모터의 경우에는, 드래그가 정상치 보다 높게 나타날 수도 있다. 예컨대, 이러한 보다 높은 드래그는 냉온 시에 모터의 그리스의 점성도가 보다 높게 나타날 수 있다. 모터가 장기간 아이들 상태에 있을 경우에도, 그리스가 모터의 베어링 주변에 균등하게 분배되도록 유지되기보다 오히려 축적될 수 있으므로, 보다 높은 드래그가 발생할 수 있다. 따라서, 모터를 기동하기 위해서는, 가속도 프로파일을 이러한 보다 높은 드래그 상황에 적응시키는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명은 정지 위치에서부터 자기 전기정류를 사용할 수 있는 속력까지 모터를 견실하고 신뢰성 있게 가속시킬 필요성을 인식한다. 본 발명은 모터의 전기정류를 제어하기 위해 이상적인 전기정류 곡선의 제1 부분과 제2 부분의 모두를 정밀하게 근사시킬 수 있는 전기정류 기간의 판단에 대한 필요성도 인식한다. 전기정류 곡선의 정밀 근사는, 모터의 전기정류를 제어할 때 BEMF 감도가 낮은 BEMF 검출 회로를 하는 경우에, 특히 필요하다. 본 발명은, 드래그가 보다 높은 모터에 대해서는 가속도 프로파일이 적응되어야 함을 더 인식한다.

신규한 특징이라고 믿는 본 발명의 특성은 첨부한 특허 청구 범위에 청구되고 있다. 그러나, 본 발명 자체는 물론, 본 발명의 양호한 사용 형태, 그 이상의 목적과 이점은 첨부 도면과 함께 읽으면 도해된 실시예에 관한 다음의 상세한 설명을 참고하여 가장 잘 이해될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 제어되는 모터에 의해 구동되는 하드 디스크 드라이브의 블럭도.

도 2는 도 1의 모터에 대한 가속도 프로파일의 그래프.

도 3은 도 1의 모터에 대한 전기정류 프로파일의 그래프.

도 4는 본 발명에 따라 도 1의 하드 디스크 드라이브의 모터를 제어하기 위한 디스크 드라이브 제어기 및 모터 제어기의 예시적인 블럭도.

도 5는 본 발명에 따라 디스크 드라이브 모터를 작동하는 방법의 흐름도.

<도면에 사용된 부호의 간단한 설명>

11, 12: ASIC

100: 디스크 드라이브

102: 드라이브 모터

104: 스핀들

106: 회전형 자기 디스크

108: 슬라이더

110: 판독/기록 헤드

112: 액튜에이터 아암

114: 서스펜션

116: 보이스 코일 모터

118: 디스크면

120: 모터 제어 신호

122: 위치 제어 신호

124: 데이터 채널

200: 속도 프로파일 그래프

202: 선형 속도 프로파일

300: 전기정류 프로파일 그래프

302: 지수 감쇄 곡선

302A: 제1 부분

302B: 제2 부분

308: 굴곡부

402: 디스크 드라이브 제어기

404: 프로세서

405: 전기정류 모드 선택 신호

406: 메모리 시스템

407: 전기정류 신호

408: 프리드라이버 시스템

410: 내부/외부 전기정류 선택 블럭

412: 외부 전기정류 블럭

414: 내부 전기정류 블럭

416: 전기정류 제어 로직 블럭

418: 후방 기전력(BEMF) 검출 회로

420: 드라이버 회로

본 발명은 지수적으로 감쇄하는 전기정류 곡선에 따라 디스크 드라이브 모터를 작동시키는 시스템, 방법, 및 프로그램 제품을 공개하고 있다. 디스크 드라이브는 모터와, 그 모터에 의해 구동되는 스핀들과, 그 스핀들에 결합되는 하나 또는 그 이상의 회전형 기억 매체와, 그 모터에 결합되는 모터 드라이버 회로와, 그 모터 드라이버 구성 요소 및 다른 디스크 드라이브 구성 요소에 결합되는 디스크 드라이브 제어기를 포함하고 있다. 디스크 드라이브의 다양한 구성 요소는 디스크 드라이브 시스템 제어기에 의해 생성된 신호에 따른 동작 중에 제어된다. 특히, 디스크 드라이브 제어기는 전기정류 타이밍 신호를 모터 드라이버에 제공하고, 이어서, 모터 드라이버는 모터를 구동시킨다.

모터 시동의 제1 부(部) 동안에, 디스크 드라이브 제어기는 모터의 외부 전기정류를 선택한다. 이상적인 전기정류의 제1 부분을 근사하는 전기정류값은 미리 정의되어, 룩업 테이블로서 메모리 시스템에 기억된다. 제2 부분에 근사하는 전기정류값은 모터의 가속 특성을 기초로 하여 소정의 기울기를 갖는 선형 방정식으로부터 유도된다. 모터가 임계 BEMF 속력에 도달하지 못하면, 그 기울기는 필요에 따라 반복해서 감소되고, 전기정류값은 모터가 기동될 때까지 전기정류의 제2 부분에 대해서 재계산된다. 초기 기동 시퀀스의 두 부분 동안에 생성된 전기정류값들은 모터의 전기정류를 외부 제어하는데 사용된다. 자기 전기정류가 적절히 작용할 만큼 후방 기전력이 충분히 큰 임계 BEMF 속력에 모터가 도달한 이후에, 모터의 내부 전기정류 또는 자기 전기정류는 모터를 자기 전기정류하는데 사용된다.

본 발명의 상기 및 부가적인 목적, 특성 및 이점은 다음의 상세하게 기술한설명에서 분명해질 것이다.

이제, 도 1을 참고하면, 디스크 드라이브 또는 데이터 기억 시스템(100)은 스핀들(104) 상에 지지되고 드라이브 모터(102)에 의해 회전되는 적어도 하나의 회전형 자기 디스크(106)가 들어 있는 하우징(도시되지 않음)을 포함하고 있다. 각각의 자기 디스크(106)는 적어도 하나의 디스크면(118) 상에 형성된 자기 기록 매체를 갖고, 그 자기 기록 매체는 동심(同心)의 데이터 트랙들로 된 환형의 패턴(도시되지 않음)으로 배열되어 있다. 자기 디스크(106) 위에는 하나 또는 그 이상의 자기 판독/기록 헤드(110)를 포함하는 적어도 하나의 슬라이더(108)가 위치 지정된다. 슬라이더(108)는 서스펜션(114)[헤드 짐벌(gimbal) 조립체(HGA)라고도 함]에 의해 액튜에이터 아암(112)에 지탱된다. 자기 디스크(106)의 트랙에 관한 슬라이더(108)의 방사상 위치는 보이스 코일 모터(VCM)(116)에 의해 제어된다.

디스크 드라이브(100)의 동작 동안에, 자기 디스크(106)의 회전은 슬라이더(108)와 디스크면(118) 사이에 공기 베어링을 발생시킨다. 따라서, 그 공기 베어링은 서스펜션(114)의 미세 하방 바이어스 스프링력을 상쇄시켜서, 거의 일정한 미소 공간만큼 슬라이더(108)를 디스크면 위로 지지한다. 자기 디스크(106)가 드라이브 모터(102)에 의해 회전됨에 따라, 슬라이더(108)는 VCM(116)에 의한 액튜에이터 아암(112)의 움직임에 따라서 방사상의 내외로 이동되므로, 자기 판독/기록 헤드(110)는 상이한 트랙에 있는 관련 데이터를 판독 또는 기록할 수 있다. 판독 신호와 기록 신호는 데이터 채널(124)을 거쳐 판독/기록 헤드(110)와 통신하고, 판독/기록 헤드(110)는 서스펜션(114)과 액튜에이터 아암(112)을 따라 주행하는 전기전도선을 포함하고 있다. 데이터 채널(124)을 거쳐서 자기 디스크(106)로부터 판독되거나 그에 기록될 데이터는 응용 주문형 집적회로(ASIC)(11) 내의 메모리 시스템에 의해 버퍼된다.

디스크 드라이브(100)의 다양한 구성 요소는 ASIC(11)이 생성한 신호에 의해 동작 중에 제어된다. ASIC(11)은 도 4에 도시한 디스크 드라이브 제어기(402) 등의 디스크 드라이브 시스템 제어기를 포함하고 있다. ASIC(11)에는 다른 ASIC(12)이 결합되어 상호 통신한다. ASIC(12)은 디스크 드라이브(100)에 대한 전반적인 모터(102)의 동작을 제어하는 모터 제어기 또는 모터 드라이버를 포함하고 있다. 모터 제어기 또는 모터 드라이버는 도 4에 도시하는 바와 같이 프리드라이버 시스템(408)과 드라이버 회로(420)를 포함하고 있다. ASIC(12)에 의해 생성된 제어 신호는 모터 제어 신호(120)와 헤드 위치 제어 신호(122)를 포함한다. 모터 제어 신호(120)는 드라이브 모터(102)에 의한 스핀들(104)의 회전을 제어한다. 헤드 위치 제어 신호(122)는 원하는 전류 프로파일을 제공하여, 선택된 슬라이더(108)를 최적하게 이동시켜서 해당 자기 디스크(106) 상의 원하는 데이터 트랙 상에 위치 지정시킨다. 따라서, 디스크 드라이브 제어기는 ASIC(11)의 일부를 형성하고, 프리드라이버 시스템과 드라이버 회로를 갖는 모터 제어기는 ASIC(12)의 일부를 형성하여, 본 발명에 따라 모터(102)를 구동하고 동작시킨다. 디스크 드라이브 제어기와, 프리드라이버와 드라이버 회로를 갖는 모터 제어기에 관해서는 도 4를 참조하여 보다 상세하게 후술할 것이다.

도 2는 시동 기간 중에 있어서 모터(102)에 대한 속도 프로파일의그래프(200)를 도시하고 있다. 그래프(200)는 초단위의 경과 시간(206)에 대한 분당 회전수(RPM)의 모터(102)의 속력(204)을 도시하고 있고, 양의 기울기를 갖는 선형 속도 프로파일(202)을 나타내고 있다. 모터(102)의 가속도는 속도 프로파일(202)의 기울기로 주어진다. 따라서, 속도 프로파일 기울기가 초당 2200 RPM인 도 2의 모터(102)에 있어서, 모터(102)의 속력은 다음 식으로 계산될 수 있다.

속력 = (2200 RPM/초) * 시간

전기정류 기간은 모터의 속력에 대해 역수의 관계에 있다. 도 3은 시동 기간 중에 있어서 모터(102)에 대한 전기정류 프로파일의 그래프(300)를 도시하고 있다. 그래프(300)는 모터(102)가 기동할 때(즉, 시간 0)부터의 초단위의 경과 시간(306)에 대한 초단위의 전기정류 기간(304)을 도시하고 있다. 모터(102)의 전기정류 프로파일은 지수 감쇄 곡선(302)으로 도시되어 있다. 곡선(302)은 「굴곡부」 부분(308)과, 굴곡부 부분(308) 이전의 제1 부분(302A)과, 굴곡부 부분(308) 이후의 제2 부분(302B)을 갖는다. 본 발명은 시동 기간 중에 모터(102)의 전기정류를 외부 제어하여, 지수 감쇄 곡선(302)을 정밀하게 또는 조밀하게 모델링한다. 후방 기전력이 자기 전기정류하기에 충분히 큰 임계 속력까지 모터가 도달한 이후에, 목표 동작 속도에 대한 모터 가속도의 나머지 및 그 이후에 대해서는, 전기정류는 모터의 자기 전기정류에 의해 내부 제어된다.

도 4는 본 발명에 따라 모터(102)를 제어하기 위한 디스크 드라이브 제어기(402)와, 프리드라이버 시스템(408)과 드라이버 회로(420)를 갖는 모터 제어기 또는 드라이버의 예시적인 블럭도를 도시하고 있다. 디스크 드라이브 제어기(402)는 모터 제어기의 프리드라이버 시스템(408)을 구동한다. 이어서, 프리드라이버 시스템(408)은 드라이버 회로(420)를 구동한다. 드라이버 회로(420)는 세 개의 위상 권선(A, B, C)을 갖는 모터(102)에 결합하고 있다. 드라이버 회로(420)는 모든 전기정류 상태 중에 전류를 모터(102)에 전달한다. 드라이버 회로(420)는 6 개의 전계 효과 트랜지스터(FET)(12A, 14A, 12B, 14B, 12C, 14C)로 이루어져 있다. FET(12A 및 14A)는 권선(A)에 결합하고 있고, FET(12B 및 14B)는 권선(B)에 결합하고 있으며, FET(12C 및 14C)는 권선(C)에 결합하고 있다. 적절한 동작을 위해, 드라이버 회로(420)는 전원 전압(V_supply) 및 접지에 결합되어 있다. 임의의 전기정류 상태 중에, 드라이버 회로(420)는 전류를 다음과 같이 모터(102)에 공급한다. 즉, 전류는 전원(V_supply)으로부터 상부 FET[즉, 상부의 FET(12A), FET(12B), FET(12C) 중 어느 하나)를 거쳐 이 상부 FET에 부착된 모터 종단부로 흘러 나간다. 전류는 세 개의 모터 권선 중 두 개를 통해(어느 상부/하부 조합이 이용되는 지에 따라), 턴온되는 단일의 하부 FET에 부착된 모터 종단부로 나간다. 마지막으로, 전류는 하부 FET를 통해 접지로 흐른다. 모터(102)의 권선(A, B, C)으로부터의 신호는 프리드라이버 시스템(408)의 후방 기전력(BEMF) 검출 회로(418)로 피드백된다.

디스크 드라이브 제어기(402)는 상호 결합하여 통신하는 프로세서(404)와 메모리 시스템(406)으로 이루어져 있다. 프리드라이버 시스템(408)은, BEMF 검출 회로(418)를 갖는 것 외에, 내부/외부 전기정류 선택 블럭(410), 외부 전기정류블럭(412), 내부 전기정류 블럭(414), 전기정류 제어 로직 블럭(416)을 포함하는 일련의 로직 회로들로도 이루어져, 본 발명에 따라 모터(102)의 전기정류를 제어한다. 전기정류 제어 로직 블럭(416)은 모터(102)의 전기정류 상태를 판단한다. 디스크 드라이브 제어기(402)의 프로세서(404)는 전기정류 모드 선택 신호(405)를 내부/외부 전기정류 선택 블럭(410)으로 발송함으로써 내부 전기정류 모드와 외부 전기정류 모드 사이(between an internal and external commutation mode)에 선택한다. 신호(405)가 외부 전기정류 모드를 선택하면, 모터(102)를 전기정류하기 위해, 프로세서(404)는 전기정류 신호(407)를 거쳐 프리드라이버 시스템(408)의 외부 전기정류 블럭(412)으로 펄스를 발송해야 한다. 반면에, 프로세서(404)로부터의 신호(405)가 내부 전기정류 모드를 선택하면, 프로세서(404)와 관계없이, 내부 전기정류 블럭(414)이 모터 전기정류를 처리한다. 전기정류 제어 로직 블럭(416)은, 프리드라이버 시스템(408)에 의해 수신된 디스크 드라이브 제어기(402)로부터 신호[예컨대, 신호(405) 및 신호(407)]를 기초로 하여 모터(102)의 전기정류를 구동하도록, 그 처리된 데이터를 블럭(410, 412, 414)으로부터 수신해서 드라이버 회로(420)를 제어한다. BEMF 검출 회로(418)는, 프리드라이버 시스템(408)이 모터(102)를 전기정류해야 할 시기를 판단[즉, 전기정류 타이밍이 어떻게 제어되어야 할 지에 영향을 미치는 위상 권선(A, B, C)에 관한 회전자의 자극의 움직임을 검출]할 수 있게, 종래의 방법으로 피드백된다.

「외부 전기정류 모드」 동안에, 전기정류 신호(407)는 프리드라이버 시스템(408)이 모터(102)를 전기정류해야 하는 시기를 판단하고, 이어서, 프리드라이버 시스템(408)은 드라이버 회로(420)를 구동한다. 전기정류 곡선(302)의 제1 부분(302A)에 대한 전기정류값은 미리 정의되어, 룩업 테이블로서 메모리 시스템(406)에 기억된다. 프로세서(404)는 계산을 실행하여, 제2 부분(302A)에 대해서도 전기정류값을 판단한다. 전기정류값을 공급하기 위해, 프로세서(404)는 새로운 전기정류가 발생할 때마다 전기정류 신호(407)를 송출한다. 전기정류 신호(407)는 외부 전기정류 블럭(412)에 의해 수신되고, 전기정류 제어 로직 블럭(416)에 의해 실행된다.

도 5는 본 발명에 따라 디스크 드라이브(100)를 구동하기 위한 모터(102)의 전기정류 동작 및 제어 방법(500)의 흐름도를 도시하고 있다. 방법(500)은 블럭(502)에서 개시하여 판정 블럭(504)으로 이동한다. 판정 블럭(504)은 프로세서(404)가 외부 전기정류 모드 또는 내부 전기정류 모드 사이(between an external commutation mode or an internal commutation mode)에 선택하는 것을 도시하고 있다. 모터(102)가 이미 시동하여 임계 BEMF 속력에 도달했다면, 프로세서(404)는 내부 전기정류 모드 또는 외부 전기정류 모드를 선택하여, BEMF 검출 회로(418), 내부 전기정류 블럭(414), 전기정류 제어 로직 블럭(416)을 거쳐 모터(12)를 구동한다. 판정 블럭(504)에서 내부 전기정류 모드를 선택하면, 방법(500)은 직접 블럭(514)으로 진행한다. 블럭(514)은, 프리드라이버 시스템(408)이 자기 전기정류 모드를 지정하여, 모터(102)가 목표 동작 속력까지 가속하는 것을 완료할 때까지, 모터(102)의 시동의 나머지에 걸쳐 모터를 전기정류 함을 나타내고 있다. 이어서, 방법(500)은 블럭(516)에서 종료하다.

반면에, 모터(102)가 아직 시동하지 않았거나 임계 BEMF 속력에 도달하지 않았다면, 프로세서(404)는 외부 전기정류 모드를 선택하여, 모터(102)를 구동한다. 외부 모드 제어 선택 신호(405)는 프리드라이버 시스템(408)의 내부/외부 전기정류 선택 블럭(410)으로 전송된다. 판정 블럭(504)에서 외부 전기정류 모드를 선택하면, 방법(500)은 블럭(506)으로 진행한다. 블럭(506)은, 전기정류 곡선(302)의 제1 부분(302A)에 대해 미리 정의되고 메모리 시스템(406)에 기억된(즉, 룩업 테이블에 기억된) 제1 전기정류값들을 이용하여 모터(102)를 전기정류하는 것을 나타내고 있다. 전기정류 프로파일(302)의 제1 부분(302A)에 대한 전기정류값들은 모터(102)의 속도 프로파일(202)을 기초로 한 방정식으로부터 유도된다. 제1 부분(FP)(302A)에 대한 제1 전기정류 제어값들을 계산하는 일반식은 다음과 같다.

FP에 대한 전기정류 기간 = 1/V(t) = 1/(기울기*t)

여기에서, FP에 대한 전기정류 기간은 곡선(302)의 제1 부분(302A) 중에 있어서 모터(102)가 기동하고 나서의 특정 경과 시간 t에 모터에 대한 전기정류 기간의 값이고, V(t)는 시간 t에서의 속도이며, 기울기는 모터의 이상적인 시동 속도 프로파일에 기초한 가속도이다.

예시한 모터(102)의 경우, 특유의 방정식은, FP에 대한 전기정류 기간 = 1/[{(2200 RPM/초)*시간}*(24/60)]이다. 2200 RPM/초는 모터(102)에 대한 시동 가속도이고, 24/60은 전기정류 간격/초에 대한 회전수/분의 단위에 의한 변환 인자이기 때문이다. 전기정류 프로파일 곡선(302)의 제1 부분(302A)을 모델링하기 위해서는 5 개의 값 또는 6 개의 값 등의 임의의 개수의 전기정류값만이 미리 정의될 필요가 있다. 특정 전기정류값들의 각각은, 판단될 전기정류값을 비롯해서 미리 정의된 전기정류값들의 총계가 경과 시간과 같은 때를 기준으로 하여 순차적으로 유도된다. 예컨대, T1이 제1 전기정류 기간이고 t1이 모터(102)가 기동하고 나서의 경과 시간의 제1 총합이면, T1이 t1과 같을 때 T1이 판단된다. 도 3으로 되돌아가서, 약 0.035초에서, T1과 t1이 같다. 게다가, T2가 제2 전기정류 기간이고 t2가 모터(102)가 기동하고 나서의 경과 시간의 제2 총합이면, T1과 T2의 합과 t2가 같을 때, T2가 판단된다. 다음의 경과 시간들에 대해서는 동일한 방식으로 후속의 미리 정의된 전기정류값들을 유도한다.

다시 도 5로 되돌아가서, 방법(500)은 블럭(506)에서 블럭(508)으로 이동한다. 블럭(508)은 전기정류 곡선(302)의 제2 부분(302B)에 대해서 유도된 전기정류값들을 이용하여 모터(102)를 전기정류하는 것을 묘사하고 있다. 제2 부분(SP)(302B)에 대한 전기정류 제어값들을 계산하는 일반 선형 방정식은 다음과 같다.

SP에 대한 전기정류 기간 = (기울기*SP 시간)+(FP에 대한 최종 전기정류 기간)

여기에서, SP에 대한 전기정류 기간은 제2 부분(302B) 중에 있어서 제1 부분(302A)에 대한 최종 전기정류 기간에서부터 개시하는 특정 경과 시간에 곡선(302)의 모터에 대한 전기정류 기간의 값이고, 기울기는 전기정류 곡선(302)의 제2 부분(302B)에 도시한 바와 같은 전기정류 기간들의 선형적 감소율(음수값)이며, SP 시간은 제1 부분(302A)의 최종 전기정류 기간에서부터 개시하는 제2부분(302B)에 대해 경과한 시간량이다.

제2 부분(302B)에 대한 다양한 전기정류 기간들은 개개의 경과 시간(즉, SP 시간)마다 계산되어, 메모리 시스템(406)에 기억된다. 이와는 달리, 필요하다면, 복수 개의 값들이 한 번에 한 개씩 계산되어, 그 값들이 계수(compute)되면 즉시 사용되고 적용될 수도 있다. 이어서, 프로세서(404)와 프리드라이버 시스템(408)은 그 계산된 전기정류 기간들을 사용하여, 드라이버 회로(420)를 구동하고 모터(102)를 제어해서, 모터(102)에 대한 전기정류 프로파일(302)의 제2 부분(302B)을 모델링한다.

다음에, 방법(500)은 판정 블럭(510)으로 이동한다. 판정 블럭(510)은, 모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달했는 지의 여부를 프로세서(404)가 판단하는 것을 나타내고 있다. 권선(A, B, C)은 모터(102)의 고정자에 배치되어 있다. 회전자는 고정자의 외부의 주위를 회전한다. 회전자는 자극들을 포함하고 있고, 이들 자극이 권선(A, B, C)의 주위를 지날 때, 그들 자극은 가동(可動)형 전자장을 발생한다. 권선(A, B, C)에서 얻은 효과는 가동형(정현파) 전압 파형(즉, BEMF 전압)이다. 이 전압의 크기는 모터의 속력에 정비례한다. BEMF 검출 회로(418)는 이 BEMF 전압이 임계 역치 레벨 이상일 때[즉, 모터(102)가 상응하는 임계 BEMF 속력 이상으로 회전할 때] 적절하게 동작할 뿐이다. 전술한 바와 같이, 모터(102)는, 제1 부분(302A)에 대한 전기정류값들의 방정식에 인자가 반영되지 않은 드래그 환경으로 인해(즉, 냉온 환경 또는 그리스의 축적으로 인해), 기동후 임계 BEMF 속력에 도달하지 않았을 수도 있다.

모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달하지 않았다면, 방법(500)은 블럭(512)으로 이동한다. 블럭(512)은, 프로세서(404)가 제2 부분(302B)에 대한 전기정류값들을 유도하는데 사용되는 방정식에서의 모터(102)의 기울기(즉, 가속도)를 감소시키는 것을 나타내고 있다. 기울기는 미리 결정된 적응 가능 인자만큼 감소된다. 이 적응 가능 인자는, 모터(102)의 시동 중에 모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달하는데 실패한 후에 모터(102)를 다시 기동하려고 할 때 원하는 가속도가 감소되는 량이다. 예컨대, 그 인자는 모터의 시동 중에 모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달하는데 실패할 때마다 기울기의 10 퍼센트(10 %)로서 정의될 수 있고, 따라서, 방정식의 기울기 항은 모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달하는데 실패할 때마다 10 퍼센트만큼 감소된다. 방법(500)은 블럭(512)에서 다시 블럭(506)으로 순환하고, 이는 룩업 테이블 중에서 제1 부분(302A)에 대해 미리 정의된 전기정류값들이 다시 사용되어 모터(102)를 전기정류하는 것을 나타내고 있다. 블럭(508)은 제2 부분(302B)에 대해서 기울기가 감소된 선형 방정식에 의해 재계산된 값들을 이용하여 모터(102)를 전기정류하는 것을 나타내고 있다. 방법(500)은 모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달할 때까지, 필요에 따라서는 블럭(506, 508, 510, 512)의 프로세스를 반복한다. 프로세서(404)와 프리드라이버 시스템(408)은 모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달하는데 사용되는 최종 전기정류 기간을 계산하고 사용하여, 전기정류 드라이버(420)를 구동하고 모터(102)의 전기정류를 제어해서, 모터(102)에 대한 전기정류 프로파일 곡선(302)의 제2 부분(302B)을 모델링한다.

모터(102)가 임계 BEMF 속력에 도달한 이후에, 방법(500)은 판정 블럭(510)에서 바로 블럭(514)으로 이동한다. 블럭(514)은, 전기정류가 내부 전기정류 모드로 전환되어, 목표 동작 속력까지 모터(102)를 가속시키는 것을 완료하는 것을 나타내고 있다. 이어서, 방법(500)은 블럭(520)에서 최종 완료한다.

본 발명은 양호한 실시예를 참조하여 특히 도시하고 설명하였지만, 당해 기술 분야의 숙련자들은 그 안에서 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고서도 다양한 형태와 세부의 변경이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 본 발명의 형태들은 본 발명의 기능에 관한 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터 시스템과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 이와 달리, 데이터 처리 시스템이 이용하기 위한 프로그램 제품으로서 구성될 수도 있음을 이해하여야 한다. 본 발명의 기능을 정의하는 프로그램은, 재기록 불가능한 기억 매체(예컨대, CD-ROM), 재기록 가능한 기억 매체(예컨대, 플로피 디스켓 또는 하드디스크 드라이브), 디지털망 또는 아날로그망과 같은 통신 매체를 포함하지만 이에 한정하지 않는 다양한 신호 관련 매체를 통해 데이터 처리 시스템에 전달될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기능에 관한 컴퓨터 판독 가능 명령을 실행하거나 부호화할 때, 이러한 신호 관련 매체는 본 발명의 다른 실시예들을 제공함을 이해하여야 한다.

Claims

전기정류 프로파일이 지수 감쇄 곡선으로 특징지어지는 모터의 전기정류 타이밍을 제어하는 방법으로서,

지수 감쇄 전기정류 곡선으로 특징지어지는 모터의 전기정류 프로파일의 제1 부분에 대한 제1 전기정류값 세트를 사전(事前) 정의하는 단계와,

상기 모터의 속도 프로파일을 기초로 하여 상기 모터에 대한 상기 전기정류 프로파일의 제2 부분에 대한 제2 전기정류값 세트를 유도하는 단계와,

상기 제1 전기정류값 세트와 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 상기 모터의 전기정류를 제어하는 단계를 포함하는 모터의 전기정류 타이밍 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 부분에 대한 상기 제1 전기정류값 세트를 사전 정의하는 상기 제1 전기정류값 세트 사전 정의 단계는,

상기 모터의 상기 속도 프로파일을 기초로 하여 상기 제1 전기정류값 세트를 유도하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제2항에 있어서, 상기 제1 전기정류값 세트를 유도하는 상기 제1 전기정류값 세트 유도 단계는,

상기 제1 전기정류값 세트의 초기값을 상기 모터가 기동하고 나서의 경과 시간에서의 모터 속력의 역수로서 정의하는 단계와,

이전의 전기정류값들의 총합이 상기 경과 시간과 같을 때의 경과 시간에 상기 제1 전기정류값 세트의 다음 값을 정의하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 부분에 대한 상기 제2 전기정류값 세트 유도 단계는,

상기 모터의 상기 속도 프로파일을 기초로 하여 상기 제2 전기정류값 세트를 유도하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제4항에 있어서, 상기 제2 전기정류값 세트의 각 값을, 상기 모터의 가속 특성들을 기초로 한 음의 기울기와 상기 제1 부분의 최종 전기정류값으로부터의 경과 시간을 곱한 것에, 상기 전기정류 프로파일의 상기 제1 부분의 상기 최종 전기정류값을 더한 것으로서 정의하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제5항에 있어서, 상기 모터가 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 상기 모터를 전기정류함으로써 임계 속도에 도달하지 않으면, 각 전기정류 기간에 원하는 속도를 감소시킴으로써 상기 제2 전기정류값 세트를 재계산하는 단계와,

상기 재계산된 제2 전기정류값 세트를 이용하여 상기 모터의 전기정류를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
전기정류 프로파일이 지수 감쇄 곡선으로 특징지어지는 모터를 작동시키는방법으로서,

상기 전기정류 프로파일이 상기 지수 감쇄 곡선으로 특징지어지는 상기 모터를 모터 드라이버에 결합하는 단계와,

모터의 전기정류 프로파일의 제1 부분에 대한 제1 전기정류값 세트를 사전 정의하는 단계와,

상기 모터의 속도 프로파일을 기초로 하여 상기 모터에 대한 상기 전기정류 프로파일의 제2 부분에 대한 제2 전기정류값 세트를 유도하는 단계와,

상기 모터 드라이버에 의해 상기 모터의 외부 전기정류와 내부 전기정류 사이에 선택하는 단계와,

외부 전기정류의 선택에 응답해서, 상기 제1 전기정류값 세트와 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 상기 모터의 시동 전기정류를 제어하는 단계를 포함하는 모터 작동 방법.
제7항에 있어서,

스핀들을 상기 모터에 결합하는 단계와,

디스크 드라이브의 적어도 하나의 회전형 자기 디스크를 상기 스핀들에 결합하는 단계와,

판독 기록 감지기를 위치 지정 장치에 결합하는 단계와,

상기 적어도 하나의 회전형 자기 디스크에서부터 혹은 그 디스크에 판독 및 기록하기 위해, 상기 위치 지정 장치에 의해 상기 판독 기록 감지기를 상기 적어도하나의 회전형 자기 디스크 상에 위치 지정하는 단계와,

상기 스핀들과 상기 디스크 드라이브의 상기 적어도 하나의 회전형 자기 디스크를 작동시키기 위해 상기 모터를 구동하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제7항에 있어서, 내부 전기정류의 선택에 응답해서, 자기 전기정류를 이용하여 상기 모터의 전기정류를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
전기정류 프로파일이 지수 감쇄 곡선으로 특징지어지는 모터 시스템으로서,

모터 드라이버 회로와,

프로세서와 메모리 시스템에 결합되고, 상기 모터 드라이버 회로에 결합되는 피드백 감지기를 갖는 모터 프리드라이버 회로와,

상기 모터 드라이버 회로에 결합된 모터 - 상기 모터 드라이버 회로에 결합된 상기 모터는 지수 감쇄 곡선으로 특징지어지는 전기정류 프로파일을 갖음 - 의 모터 권선들을 포함하고,

상기 메모리 시스템은, 상기 전기정류 프로파일의 제2 부분에 대한 제2 전기정류값 세트를 정의하기 위해, 상기 전기정류의 제1 부분과, 상기 속도 프로파일을 기초로 한 선형 방정식을 기억하며,

상기 모터의 전기정류는 상기 제1 전기정류값 세트와 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 제어되는 것인 모터 시스템.
제10항에 있어서, 상기 모터 프리드라이버 회로는 상기 모터 드라이버 회로를 통해 상기 모터를 구동하기 위해 상기 모터의 외부 전기정류와 내부 전기정류 사이에 선택하는 것인 모터 시스템.
제11항에 있어서, 외부 전기정류의 선택에 응답해서, 상기 모터의 시동 전기정류는 상기 제1 전기정류값 세트와 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 제어되는 것인 모터 시스템.
제11항에 있어서, 내부 전기정류의 선택에 응답해서, 상기 모터의 전기정류는 자기 전기정류에 의해 제어되는 것인 모터 시스템.
디스크 드라이브로서,

지수 감쇄 곡선에 의해 특징지어지는 전기정류 프로파일을 갖는 모터와,

상기 모터에 결합되는 스핀들과,

상기 스핀들에 결합되는 디스크 드라이브의 적어도 하나의 회전형 자기 디스크와,

상기 적어도 하나의 회전형 자기 디스크에서부터 혹은 그 디스크에 판독 및 기록하기 위해, 위치 지정 장치에 결합되어 위치 지정되는 판독 기록 감지기와,

모터 드라이버 회로와,

프로세서와 메모리 시스템에 결합되고, 상기 모터 드라이버 회로에 결합되는피드백 감지기를 갖는 모터 프리드라이버 회로와,

상기 모터 드라이버 회로에 결합된 모터 - 상기 모터 드라이버 회로에 결합된 상기 모터는 지수 감쇄 곡선으로 특징지어지는 전기정류 프로파일을 갖음 - 의 모터 권선들을 포함하고,

상기 메모리 시스템은, 상기 전기정류 프로파일의 제2 부분에 대한 제2 전기정류값 세트를 정의하기 위해, 상기 전기정류의 제1 부분과, 상기 속도 프로파일을 기초로 한 선형 방정식을 기억하며,

상기 모터의 전기정류는 상기 제1 전기정류값 세트와 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 제어되는 것인 디스크 드라이브.
전기정류 프로파일이 지수 감쇄 곡선으로 특징지어지는 모터의 전기정류 타이밍을 제어하고, 제어 프로그램으로서 실행 가능한 프로그램 제품으로서,

상기 제어 프로그램은 지수 감쇄 전기정류 곡선으로 특징지어지는 모터의 전기정류 프로파일의 제1 부분에 대해 사전 정의된 제1 전기정류값 세트를 액세스하고 이용하며,

상기 제어 프로그램은 상기 모터의 속도 프로파일을 기초로 한 선형 방정식으로부터 상기 모터에 대한 상기 전기정류 프로파일의 제2 부분에 대한 제2 전기정류값 세트를 유도하고,

상기 제어 프로그램은 상기 제1 전기정류값 세트와 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 상기 모터의 전기정류를 제어하며,

상기 제어 프로그램은 컴퓨터 이용 가능 매체에 포함되는 것인 프로그램 제품.
제15항에 있어서, 상기 제어 프로그램이 상기 제1 부분에 대해 사전 정의된 상기 제1 전기정류값 세트를 액세스하고 이용하는 것은,

상기 제어 프로그램이 상기 모터의 상기 속도 프로파일을 기초로 하여 사전 정의된 상기 제1 전기정류값 세트를 액세스하고 이용하는 것을 더 포함하는 것인 프로그램 제품.
제16항에 있어서, 상기 제어 프로그램이 상기 제1 전기정류값 세트를 액세스하고 이용하는 것은,

상기 제어 프로그램이 「상기 제1 전기정류값 세트의 초기값을 상기 모터가 기동하고 나서의 경과 시간에서의 모터 속력의 역수로서 정의」한 것을 액세스하고 이용하는 것과,

상기 제어 프로그램이 「이전의 전기정류값들의 총합이 상기 경과 시간과 같을 때의 경과 시간에 상기 제1 전기정류값 세트의 다음 값을 정의」한 것을 액세스하고 이용하는 하는 것을 더 포함하는 것인 프로그램 제품.
제15항에 있어서, 상기 제어 프로그램이 상기 제2 부분에 대한 상기 제2 전기정류값 세트 유도하는 것은,

상기 제어 프로그램이 상기 모터의 상기 속도 프로파일을 기초로 하여 상기 제2 전기정류값 세트를 유도하는 것을 더 포함하는 것인 프로그램 제품.
제18항에 있어서, 상기 제어 프로그램이 「상기 제2 전기정류값 세트의 각 값을, 상기 모터의 가속 특성들을 기초로 한 음의 기울기와 상기 제1 부분의 최종 전기정류값으로부터의 경과 시간을 곱한 것에, 상기 전기정류 프로파일의 상기 제1 부분의 상기 최종 전기정류값을 더한 것으로서 정의」한 것을 더 포함하는 것인 프로그램 제품.
제19항에 있어서, 상기 모터가 상기 제2 전기정류값 세트를 이용하여 상기 모터를 전기정류함으로써 임계 속도에 도달하지 않으면, 상기 제어 프로그램이 각 전기정류 기간에 원하는 속도를 감소시킴으로써 상기 제2 전기정류값 세트를 재계산하는 것과,

상기 제어 프로그램이 상기 재계산된 제2 전기정류값 세트를 이용하여 상기 모터의 전기정류를 제어하는 것을 더 포함하는 것인 프로그램 제품.