KR20060064654A

KR20060064654A - 모터 드라이버 및 자기 디스크 장치

Info

Publication number: KR20060064654A
Application number: KR1020067003337A
Authority: KR
Inventors: 미쯔아끼 다이오
Original assignee: 로무 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-06-13
Also published as: JP2005073343A; WO2005020424A1; JP4462871B2; TWI350644B; US20070001632A1; CN1836369A; US7235938B2; CN100452636C

Abstract

역기 검출 회로(12)에, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력을 디지털 신호로 변환하는 AD 변환 회로(14)와, AD 변환 회로(14)로부터의 출력에 기초하여 가변 저항 R2의 저항값을 설정하는 오프셋 연산 회로(15)를 설치한다. 그리고, 모터 코일 L에 흘리는 구동 전류를 0으로 하였을 때의 AD 변환 회로(14)로부터의 출력과, 모터 코일 L에 흘리는 구동 전류를 소정값으로 하였을 때의 AD 변환 회로(14)로부터의 출력과의 차분에 기초하여, 오프셋 연산 회로(15)가 가변 저항 R2의 저항값을 설정한다.

역기 검출 회로, 차동 증폭 회로, 오프셋 연산 회로, 가변 저항, 저항값, 구동 전류

Description

모터 드라이버 및 자기 디스크 장치{MOTOR DRIVER AND MAGNETIC DISC APPARATUS}

본 발명은, 직류 모터를 구동하는 모터 드라이버에 관한 것으로, 특히, 모터 코일을 흐르는 전류를 검출하여 입력 전압의 오프셋 전압을 보정하는 모터 드라이버에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이 모터 드라이버에 의해 자기 헤드가 구동 제어되는 자기 디스크 장치에 관한 것이다.

하드디스크의 자기 헤드를 이동시키기 위한 동력을 발생하는 VCM(Voice Coil Motor) 등의 직류 모터를 구동 제어하는 모터 드라이버는, 직류 모터를 구성하는 모터 코일에 출력하는 구동 전류의 전류값을 제어함으로써, 직류 모터의 속도 제어를 행한다. 종래 기술로서, 직류 모터의 모터 코일이 구동되었을 때에 발생하는 역기전력을 분압 저항을 흐르는 전류값으로부터 검출하고, 검출한 역기전력으로부터 직류 모터를 속도 제어하는 직류 모터의 속도 제어 회로가 제안되어 있다(특허 문헌1 참조).

이 속도 제어 회로에서는, 분압 저항을 구성하는 한쪽의 저항의 저항값을 절환함으로써, 단계적으로 회전 속도를 변경하고 있다. 또한, 직류 모터의 회전 속도의 변경에 수반하여, 그 부하 토크 특성이 변화되지만, 이 부하 토크의 변경을 억제하기 위해 분압 저항과 전원 전압 사이에 직류 모터와 병렬로 접속된 저항의 저항값을 절환한다.

또한, 이러한 직류 모터의 속도 제어를 행하는 모터 드라이버에서, 직류 모터의 모터 코일에서의 역기전력을 검출하는 도 7과 같은 구성의 역기 검출 회로가 설치된다. 직류 모터의 모터 코일 L의 일단에 일단이 접속된 저항 Rs와, 저항 Rs의 타단에 일단이 접속된 저항 R1과, 저항 R1의 타단에 반전 입력 단자가 접속됨과 함께 저항 Rs와 모터 코일 L과의 접속 노드에 비반전 입력 단자가 접속된 차동 증폭 회로 A1과, 차동 증폭 회로 A1의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 가변 저항 R2와, 차동 증폭 회로 A1의 출력 단자에 일단이 접속된 저항 R3과, 저항 R3의 타단에 일단이 접속되고 타단에 직류 전압 Vref가 인가된 저항 R4와, 모터 코일 L의 타단에 일단이 접속된 저항 R5와, 저항 R3, R4의 접속 노드에 비반전 입력 단자가 접속됨과 함께 저항 R5의 타단에 반전 입력 단자가 접속된 차동 증폭 회로 A2와, 차동 증폭 회로 A2의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항 R6을 구비한다.

이와 같이 구성함으로써, 도 7의 역기 검출 회로는, 차동 증폭 회로 A1로부터 모터 코일 L에 의해 역기 전압을 성분으로서 포함하는 신호를 출력한다. 그러나, 모터 드라이버의 환경 온도에 따라, 모터 코일 L의 내부 저항의 저항값이 변경되기 때문에, 이 모터 코일 L의 내부 저항의 저항값의 변화에 의한 오프셋이 차동 증폭 회로 A2의 출력에 나타난다. 따라서, 도 7의 역기 검출 회로는, 이 모터 코일 L의 내부 저항의 저항값의 변화에 의한 오프셋을 제거하기 위해, 이 차동 증폭 회로 A2의 출력 단자에 비반전 입력 단자가 접속됨과 함께 반전 입력 단자에 기준으로 되는 직류 전압 Voff가 인가된 차동 증폭 회로 A3과, 차동 증폭 회로 A3의 출력에 따라 계수 동작을 행함과 함께 계수값에 비례한 저항값을 가변 저항 R2의 저항값을 변경시키는 저항값 조정용 카운터(100)를 구비한다.

이 차동 증폭 회로 A3이 콤퍼레이터로서 동작함으로써, 저항값 변경용 카운터(100)가 입력되는 클럭의 주기마다 차동 증폭 회로 A3의 출력에 따라 계수 동작을 행하고, 이 계수값에 따른 저항값으로 되도록 가변 저항 R2의 저항값을 조정한다. 이 때, 우선, 하드디스크의 자기 헤드를 이동시키는 VCM의 경우, 자기 헤드를 축 또는 램프 에리어의 내벽과 맞닿게 하여 고정한 상태로 하여, 역기전력이 작용하지 않는 상태로 함과 함께, 저항값 조정용 카운터(100)를 초기값으로 리세트한다. 그리고, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력이 차동 증폭 회로 A3에서 기준 전압 Voff와 비교되어, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력이 높을 때에는 차동 증폭 회로 A3으로부터 하이로 되는 출력이 저항값 조정용 카운터(100)에 공급된다.

따라서, 저항값 조정용 카운터(100)는, 클럭이 공급되면 1개 계수한 후, 그 계수값에 따른 저항값으로 되도록, 가변 저항 R2의 저항값을 변경한다. 이와 같이 가변 저항 R2의 저항값을 절환한 후, 마찬가지의 동작을 행함으로써, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력이 기준 전압 Voff와 비교되어, 일치하지 않을 때에는, 저항값 조정용 카운터(100)가 계수 동작을 행하여 가변 저항 R2의 저항값을 변경한다. 또한, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력이 기준 전압 Voff와 일치하였을 때에는, 차동 증폭 회로 A3으로부터의 출력이 로우로 되어, 저항값 조정용 카운터(100)의 계수 동작을 종료하고, 가변 저항 R2의 저항값을 결정한다.

이와 같이 하여, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력이 기준 전압 Voff와 일치하여 오프셋이 없는 상태로 되도록 가변 저항 R2의 저항값을 조정한다. 따라서, 도 7의 역기 검출 회로는, 온도에 의해 변화되는 직류 모터의 모터 코일 L의 내부 저항의 저항값에 의해 발생하는 오프셋을 해소할 수 있다.

특허 문헌1 : 일본 특공평8-4391호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

도 7과 같이 구성함으로써, 직류 모터의 모터 코일 L의 내부 저항의 저항값에 의해 발생하는 오프셋을 해소할 수 있지만, 그 오프셋이 해소될 때까지, 저항값 조정용 카운터(100)가 1개씩 계수 동작을 행함과 함께, 그 계수값에 비례한 저항값으로 절환하여 조정을 행한다. 그 때문에, 오프셋이 해소될 때까지 가변 저항 R2의 저항값을 조정하는 데 시간이 걸린다. 따라서, 이 도 7과 같은 구성에 의한 역기 검출 회로를 구비한 모터 드라이버는, 초기 설정을 행하기 위한 시간이 충분히 필요로 되기 때문에, 동작 개시까지 시간이 걸린다. 또한, 특허 문헌1에서의 직류 모터의 속도 제어 회로에서는, 직류 모터의 모터 코일 L의 온도 변화에 의한 내부 저항의 저항값에 의해 발생하는 오프셋을 자동적으로 해소하기 위한 기구는 설치되어 있지 않다.

이러한 문제를 감안하여, 본 발명은, 온도 변화에 의해 발생하는 오프셋을 자동적으로 해소하기 위한 가변 저항의 저항값을 자동적으로 절환하는 기능을 구비 함과 함께, 이 가변 저항의 저항값을 자동적으로 절환하는 기능을 단순화할 수 있는 모터 드라이버 및 그 모터 드라이버를 구비한 자기 디스크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 모터 드라이버는, 직류 모터의 모터 코일에 발생하는 역기 전압을 검출하여 검출 신호를 출력하는 역기 검출부와, 그 역기 검출부에서 검출된 역기 전압에 기초하여 상기 모터 코일에 공급하는 구동 전류의 전류값을 설정하여 출력하는 속도 제어부를 구비하는 모터 드라이버로서, 상기 모터 코일에 의한 상기 직류 모터가 구동 불가능한 상태로 하여 상기 역기 전압이 발생하지 않는 상태로 한 후, 우선, 상기 모터 코일에 공급하는 상기 구동 전류의 전류값을 0으로 하였을 때의 상기 역기 검출부의 출력을 제1 출력으로서 판독하고, 다음으로, 상기 모터 코일에 공급하는 상기 구동 전류의 전류값을 소정값으로 하였을 때의 상기 역기 검출부의 출력을 제2 출력으로서 판독함과 함께, 상기 제1 출력 및 상기 제2 출력의 차분에 기초하여 상기 모터 코일의 내부 저항의 변화에 의한 상기 역기 검출 회로의 출력에 나타나는 오프셋을 구하고, 상기 역기 검출부의 증폭율을 변화시켜 해당 오프셋을 제거하는 오프셋 연산부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

<발명의 효과>

본 발명에 따르면, 모터 드라이버 내에 역기 검출부의 증폭율을 변화시켜 오프셋을 제거하는 오프셋 연산부를 설치하였기 때문에, 외부에서 오프셋을 제거하기 위한 연산을 행할 필요가 없어, 외부에 설치된 제어부에 대한 부담을 경감시킬 수 있다. 또한, 온도 변화에 의한 모터 코일의 변화에 대한 오프셋을 제거할 수 있기 때문에, 모터 드라이버의 설치 환경 하에서의 온도 변화에 상관없이, 고정밀도로 직류 모터를 제어할 수 있다. 또한, 오프셋 연산부에서 간단한 연산을 행함으로써 모터 드라이버의 초기화를 행할 수 있기 때문에, 초기화에 걸리는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 역기 검출부로부터의 디지털 신호를 이용하여, 제2 저항의 저항값을 변경할 수 있기 때문에, 오프셋 연산부에서의 연산 처리를 간단하게 한 것으로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 모터 드라이버의 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 도 1의 모터 드라이버 내의 역기 검출 회로의 내부 구성을 도시하는 회로 블록도.

도 3은 도 2의 역기 검출 회로 내의 가변 저항의 구성을 도시하는 회로도.

도 4A는 도 1의 모터 드라이버에 의해 직류 모터가 구동되는 하드디스크의 구성을 도시하는 상면도.

도 4B는 도 1의 모터 드라이버에 의해 직류 모터가 구동되는 하드디스크의 구성을 도시하는 단면도.

도 5는 역기 검출 회로의 초기 설정 동작을 도시하는 타이밍차트.

도 6은 역기 검출 호로의 초기 설정 동작을 도시하는 타이밍차트.

도 7은 종래의 역기 검출 회로의 구성을 도시하는 회로도.

<부호의 설명>

1 : 반도체 집적 회로 장치

2 : CPU

11 : 전류 제어 회로

12 : 역기 검출 회로

13 : DA 변환 회로

14 : AD 변환 회로

15 : 오프셋 연산 회로

16 : 감산 회로

R1, R3-R6, Rs : 저항

R2 : 가변 저항

A1, A2 : 차동 증폭 회로

L : 모터 코일

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하에 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태의 모터 드라이버를 구성하는 반도체 집적 회로 장치의 내부 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2는 도 1의 모터 드라이버를 구성하는 반도체 집적 회로 장치 내에 구성되는 역기 검출 회로의 내부 구성을 도시하는 회로 블록도이다. 또한, 도 1 및 도 2에서, 도 7과 동일한 목적으로 사용하는 부분 및 소자에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1의 모터 드라이버를 구성하는 반도체 집적 회로 장치(1)는, VCM 등의 직류 모터의 모터 코일 L에 구동 전류를 공급하는 전류 제어 회로(11)와, 직렬로 접속된 모터 코일 L과 저항 Rs와의 각 접점의 전압이 입력되어 모터 코일 L에서의 역기 전압을 검출하는 역기 검출 회로(12)와, CPU(2)에서 역기 검출 회로(12)로부터의 검출 신호로부터 설정된 전류 제어 회로(11)로부터 출력하는 구동 전류의 전류값을 결정하는 전류 제어 신호를 DA 변환하여 전류 제어 회로(11)에 공급하는 DA 변환 회로(13)를 구비한다.

이러한 반도체 집적 회로 장치(1)에서 모터 드라이버가 구성될 때, 역기 검출 회로(12)에서 저항 Rs 및 모터 코일 L 각각에 걸리는 전압으로부터 모터 코일 L에서의 역기 전압이 검출된다. 그리고, 검출된 역기 전압을 나타내는 검출 신호가 역기 검출 회로(12)로부터 반도체 집적 회로 장치(1)와 별도의 장치인 CPU(2)에 공급되면, 이 검출 신호에 기초하여, 모터 코일 L에 흘리는 전류값을 결정하는 전류 제어 신호가 CPU(2)에서 생성된다. 그리고, 이 전류 제어 신호가 다시 반도체 집적 회로 장치(1)에 입력되면, DA 변환 회로(13)에서 디지털 신호로부터 아날로그 신호로 변환되어 전류 제어 회로(11)에 공급된다. 따라서, 전류 제어 회로(11)가, 전류 제어 신호의 값에 기초하여 전류값이 설정되는 구동 전류를 출력하여 모터 코일 L에 공급함으로써, 모터 코일 L에 의한 직류 모터가 구동 제어된다.

또한, 역기 검출 회로(12)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 도 7의 역기 검출 회로와 마찬가지로, 저항 R1, R3∼R6 및 가변 저항 R2 및 차동 증폭 회로 A1, A2를 구비함과 함께, 또한, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력을 AD 변환하는 AD 변환 회 로(14)와, AD 변환 회로(14)로부터의 출력을 연산함으로써 차동 증폭 회로 A2의 오프셋을 구하여 가변 저항 R2의 저항값을 설정하는 오프셋 연산 회로(15)와, AD 변환 회로(14)로부터의 출력으로부터 오프셋 연산 회로(15)에서 저장된 오프셋을 감산하는 감산 회로(16)를 구비하고, 감산 회로(16)로부터 출력되는 디지털 신호를 검출 신호로서 CPU(2)에 출력한다.

이와 같이 구성되는 역기 검출 회로(12)에서, 차동 증폭 회로 A2의 출력 값 V는, 저항 Rs, R1 및 가변 저항 R2 및 모터 코일 L의 내부 저항 각각의 저항값을 Rs, R1, R2, RL로 함과 함께, 모터 코일 L에의 구동 전류의 전류값을 Io, 모터 코일 L에서의 역기 전압이 Vx인 것으로 하면, 수학식 1과 같이 표현된다. 또한, 수학식 1에서의 A, B는 상수이다.

따라서, 가변 저항 R2의 저항값을 조정하여, RL-(R2/R1)×Rs=0으로 함으로써, 수학식 1로 표현되는 검출 신호로부터 모터 코일 L에의 구동 전류의 전류값 Io에 의한 요소를 제거할 수 있어, 차동 증폭 회로 A2의 출력값 V를 역기 전압에 비례한 값으로 할 수 있다. 또한, 이 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력값 V의 범위가 0∼Vc일 때, 모터 코일 L에 의한 역기 전압 Vx가 0으로 될 때, 검출 신호의 값을 Vc/2에 상당하는 값의 디지털 신호로 할 필요가 있다. 그 때문에, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력 V에는, A×B-Vc/2로 되는 값이 오프셋으로서 포함된다. 따라서, 이 오프셋으로 되는 A×B-Vc/2에 상당하는 값의 디지털 신호를 오프셋 연산 회로 (15)에서 저장하여 감산 회로(16)에 공급한다. 이와 같이 함으로써, 감산 회로(16)로부터, 오프셋이 포함되지 않는 모터 코일 L의 역기 전압만을 나타내는 검출 신호를 출력할 수 있다.

상술한 바와 같이 가변 저항 R2를 조정해도, 모터 드라이버가 설치되는 환경의 온도가 변화되면, 모터 코일 L의 내부 저항의 저항값 RL이 변화된다. 그 때문에, 모터 코일 L의 내부 저항의 저항값이 RL로부터 RL±ΔRL 변화되면, 그 값이 ±ΔV=±A×ΔRL×Io로 되는 오프셋이 감산 회로(16)로부터 출력되는 검출 신호에 나타난다. 이 때문에, 모터 드라이버는, 구동 개시할 때, 이 온도 변화에 의한 오프셋을 방지하기 위해, 가변 저항 R2의 저항값을 변경하여 차동 증폭 회로 A2의 출력으로부터 ±ΔV=±A×ΔRL×Io에 상당하는 오프셋 전압을 제거시킬 필요가 있다.

이 온도 변화에 의해 검출 신호에 나타나는 오프셋을 제거하기 위한 구성에 대하여, 이하에 상세히 설명한다. 상술한 오프셋 ΔV를 제거하기 위해, 가변 저항 R2의 저항값을 R2로부터 R2±ΔR2로 변화되는 것으로 하면, 오프셋 ΔV와 가변 저항 R2의 저항값의 변화량과의 관계를 수학식 2와 같이 할 필요가 있다. 지금, AD 변환 회로(14)의 출력이 n비트의 디지털 신호인 경우, AD 변환 회로(14)의 출력값 V의 양자화 단위 Δv가 Vc/2n으로 됨과 함께, 0∼2n-1로 되는 값의 디지털 신호가 출력된다. 또한, 차동 증폭 회로 A2의 출력이 Vc/2로 될 때, AD 변환 회로(14)로부터 출력되는 디지털 신호의 값이 2n-1로 된다. 이 때, 모터 코일 L의 내부 저항의 변화에 의한 AD 변환 회로(14)의 출력값 V에 나타나는 오프셋 ΔV는, 수학식 3과 같이 표현할 수 있다. 또한, X는 1≤X≤2n-1의 정수이다.

또한, 가변 저항 R2를 Δr2마다 변화되는 것으로 하고, 변화량 ΔR2가 X×Δr2와 동일한 것으로 하면, Δr2와 Δv의 관계가 수학식 4와 같이 표현된다. 따라서, 가변 저항 R2의 저항값은, 그 양자화 단위를 Δr2로 하여 n비트로 분할된다. 이 때, 가변 저항 R2를, 도 3과 같이, 저항값이 Δr2×2n-1, Δr2×2n-2, …, Δr2×21, Δr2×20으로 되는 직렬로 접속된 저항 Ra1, Ra2, …, Ran-1, Ran과, 저항 Ra1∼Ran 각각과 병렬로 접속된 MOS 트랜지스터 T1∼Tn에 의해 구성한다. 즉, 가변 저항 R2의 저항값 R2는, 0≤R2≤Δr2×2n-1의 범위에서 변화시킬 수 있다.

또한, 이 가변 저항 R2의 저항값의 중간값을 Rx(=Δr2×2n-1)로 하였을 때, 저항 Ra1, Ra2, ∼, Ran-1, Ran의 저항값이 각각, Rx/20, Rx/21, …, Rx/2n-2, Rx/2n-1로 된다. 이 저항값 Rx와 직류 전압 Vc와의 관계가, 수학식 5와 같이 표현된다. 따라서, 전류값 Io를 상수값으로 하고, 저항값 Rx를, Vc×R1/(2×A×Io×Rs)로 해도 되고, 저항 Rx를 상수값으로 하고, 전류값 Io를, Vc×R1/(2×A×Rx×Rs)로 해도 된다.

이와 같이 가변 저항 R2가 구성될 때, 오프셋 연산 회로(15)에 의해 MOS 트랜지스터 T1∼Tn이 ON/OFF 제어됨으로써, 가변 저항 R2의 저항값이 설정된다. 즉, MOS 트랜지스터 Tk(k는, 1≤k≤n의 정수)가 ON으로 되면, 저항 Rak의 저항값이 가변 저항 R2의 저항값에 가산되지 않고, 또한, MOS 트랜지스터 Tk가 OFF로 되면, 저항 Rak의 저항값이 가변 저항 R2의 저항값에 가산되게 된다.

또한, 오프셋 연산 회로(15)에서는, 우선, 모터 코일 L에 공급하는 구동 전류를 0으로 하였을 때의 AD 변환 회로(14)로부터의 출력 X1을 판독하여, 감산 회로(16)에서 감산하는 오프셋으로서 기록한다. 그리고, 모터 코일 L에 역기 전압이 발생하지 않도록 직류 모터가 회전하지 않는 상태로 하여, 소정값 Io로 되는 구동 전류를 모터 코일 L에 공급하였을 때의 AD 변환 회로(14)로부터의 출력 X2를 판독하고, 구동 전류가 Io일 때의 AD 변환 회로(14)의 출력 X2로부터 구동 전류가 0일 때의 AD 변환 회로의 출력 X1을 감산한다. 그리고, 이 감산한 값 X2-X1에 기초하여, MOS 트랜지스터 T1∼Tn의 ON/OFF 제어를 행하여, 가변 저항 R2의 저항값을 설정한다.

이와 같이 오프셋 연산 회로(15)가 동작할 때, 예를 들면, 본 실시 형태의 모터 드라이버가, 도 4A와 같이 디스크(20)의 표면 상을 자기 헤드(21)를 이동시키기 위한 동력을 부여하는 직류 모터의 구동 제어를 행하는 경우, 디스크(20)의 외측에 설치됨과 함께 자기 헤드(21)를 대피시키는 램프 에리어(22) 내벽의 외주측 또는 디스크(20) 중심에 설치되는 축(23)에 맞닿게 하여, 오프셋의 검출을 행한다. 또한, 도 4A가 디스크(20)의 상면으로부터 본 도면이고, 또한, 도 4B가 단면도이다. 또한, 도 4A에서, 램프 에리어(22)로부터 축(23)으로의 방향을 나타내는 화살표 Da가 자기 헤드(21)를 로드시키는 방향을 나타내고, 또한, 축(23)으로부터 램프 에리어(22)로의 방향을 나타내는 화살표 Db가 자기 헤드(21)를 언로드시키는 방향을 나타낸다.

즉, 램프 에리어(22)의 내벽의 외주측에 자기 헤드(21)를 맞닿게 하여, 화살표 Db의 방향으로 이동시키는 동력을 부여하도록, 모터 코일 L로부터 저항 Rs의 방향으로 흐르는 구동 전류를 전류 제어 회로(11)로부터 모터 코일 L에 공급함으로써, 가변 저항 R2의 저항값을 설정한다. 또한, 축(23)에 자기 헤드(21)를 맞닿게 하여, 화살표 Da의 방향으로 이동시키는 동력을 공급하도록, 저항 Rs로부터 모터 코일 L의 방향으로 흐르는 구동 전류를 전류 제어 회로(11)로부터 모터 코일 L에 공급함으로써, 가변 저항 R2의 저항값을 설정한다. 또한, 저항 Rs로부터 모터 코일 L의 방향으로 흘렸을 때의 구동 전류의 전류값이 플러스의 값으로 되는 것으로 한다.

따라서, 축(23)에 자기 헤드(21)를 맞닿게 한 경우, 모터 코일 L에 공급하는 구동 전류가 플러스의 값이기 때문에, AD 변환 회로(14)로부터의 출력에 나타나는 오프셋이 X2-X1로 된다. 그 때문에, 설정되는 가변 저항 R2의 저항값이, Rx-Δr2×(X2-X1)로 설정된다. 또한, 램프 에리어(22)에 자기 헤드(21)를 맞닿게 한 경우, 모터 코일 L에 공급하는 구동 전류가 마이너스의 값이기 때문에, AD 변환 회로 (14)로부터의 출력에 나타나는 오프셋이 -(X2-X1)로 된다. 그 때문에, 설정되는 가변 저항 R2의 저항값이, Rx-Δr2×(X1-X2)로 설정된다.

이와 같이 구성하였을 때의 역기 검출 회로(12)의 초기 설정 동작에 대하여, 도 5 및 도 6의 타이밍차트를 참조하여 설명한다. 또한, n=4로 하고, AD 변환 회로(14)에서 4비트의 디지털 신호로 변환되는 것으로 한다. 즉, 가변 저항 R2가, 저항값 Rx/20, Rx/21, Rx/22, Rx/23으로 되는 저항 Ra1, Ra2, Ra3, Ra4와, 저항 Ra1∼Ra4 각각과 병렬로 접속된 MOS 트랜지스터 T1∼T4에 의해 구성된다.

이 초기 설정 동작이 개시될 때, 오프셋 연산 회로(15)로부터 (24-1)10=(1000)2로 되는 신호에 대하여, 1자릿수째의 「1」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T1이 OFF로 됨과 함께, 2∼4자릿수째의 「0」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T2∼T4가 ON으로 된다. 따라서, 가변 저항 R2는, 저항 Ra1과 ON으로 되는 MOS 트랜지스터 T2∼T4가 직렬로 접속된 상태로 되기 때문에, 그 저항값이 저항값 Rx/20으로 된다.

그리고, 축(23)에 자기 헤드(21)를 맞닿게 하여 오프셋이 확인될 때, 도 5와 같이, 우선, 첫번째 내부 클럭 C1이 역기 검출 회로(12)에 입력되었을 때, 모터 코일 L에 공급하는 구동 전류를 0으로 한다. 그리고, 두번째 내부 클럭 C2가 입력되면, 오프셋 연산 회로(15)가, AD 변환 회로(14)로부터의 출력 X1을 판독하여, (X1-8)10을 감산 회로(16)에 공급하는 오프셋으로서 저장한다.

그리고, 도 5와 같이, 세번째 내부 클럭 C3이 입력되면, 모터 코일 L에 공급하는 구동 전류의 전류값을 플러스의 값으로 되는 Io로 한다. 그 후, 네번째의 내 부 클럭 C4가 입력되었을 때에, AD 변환 회로(14)로부터의 출력 X2를 판독하여, (8-(X2-X1))10을 구함과 함께, (8-(X2-X1))10으로 되는 4비트의 신호를 가변 저항 R2에 출력한다. 따라서, (8-(X2-X1))10으로 되는 4비트의 신호에 의해, MOS 트랜지스터 T1∼T4의 ON/OFF가 제어되어, 가변 저항 R2의 저항값이 설정된다.

즉, 내부 클럭 C2가 공급되었을 때에 판독된 출력 X1이 (1001)2이며, 내부 클럭 C4가 공급되었을 때에 판독한 출력 X2가 (1011)2인 것으로 한다. 이 때, 내부 클럭 C2가 공급되면, 감산 회로(16)에 공급하는 오프셋으로서, (X1-8)10=(0001)2가 오프셋 연산 회로(15)에 저장된다.

또한, 내부 클럭 C4가 공급되면, (8-(X2-X1))10=(1000-(1011-1001))2=(0110)2가 오프셋 연산 회로(15)에서 구해져, 가변 저항 R2에 공급되기 때문에, 2, 3자릿수째의 「1」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T2, T3이 OFF로 됨과 함께, 1, 4자릿수째의 「0」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T1, T4가 ON으로 된다. 이와 같이 함으로써, 가변 저항 R2는, 저항 Ra2, Ra3과 ON으로 되는 MOS 트랜지스터 T1, T4가 직렬로 접속된 상태로 되기 때문에, 그 저항값이 저항값 Rx/21+Rx/22로 된다.

또한, 내부 클럭 C2가 공급되었을 때에 판독된 출력 X1이 (1001)2이며, 내부 클럭 C4가 공급되었을 때에 판독된 출력 X2가 (0111)2인 것으로 한다. 이 때, 내부 클럭 C2가 공급되면, 감산 회로(16)에 공급하는 오프셋으로서, (X1-8)10=(0001)2가 오프셋 연산 회로(15)에 저장된다.

또한, 내부 클럭 C4가 공급되면, (8-(X2-X1))10=(1000-(0111- 1001))2=(1010)2가 오프셋 연산 회로(15)에서 구해져, 가변 저항 R2에 공급되기 때문에, 1, 3자릿수째의 「1」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T1, T3이 OFF로 됨과 함께, 2, 4자릿수째의 「0」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T2, T4가 ON으로 된다. 이와 같이 함으로써, 가변 저항 R2는, 저항 Ra1, Ra3과 ON으로 되는 MOS 트랜지스터 T2, T4가 직렬로 접속된 상태로 되기 때문에, 그 저항값이 저항값 Rx/20+Rx/22로 된다.

반대로, 램프 에리어(22)에 자기 헤드(21)를 맞닿게 하여 오프셋이 확인될 때, 도 6과 같이, 우선, 첫번째 내부 클럭 C1이 역기 검출 회로(12)에 입력되었을 때, 모터 코일 L에 공급하는 구동 전류를 0으로 한다. 그리고, 두번째 내부 클럭 C2가 입력되면, 오프셋 연산 회로(15)가, AD 변환 회로(14)로부터의 출력 X1을 판독하여, (X1-8)10을 감산 회로(16)에 공급하는 오프셋으로서 저장한다.

그리고, 도 6과 같이, 세번째 내부 클럭 C3이 입력되면, 모터 코일 L에 공급하는 구동 전류의 전류값을 마이너스의 값으로 되는 -Io로 한다. 그 후, 네번째의 내부 클럭 C4가 입력되었을 때에, AD 변환 회로(14)로부터의 출력 X2를 판독하여, (8+(X2-X1))10을 구함과 함께, (8+(X2-X1))10으로 되는 4비트의 신호를 가변 저항 R2에 출력한다. 따라서, (8+(X2-X1))10으로 되는 4비트의 신호에 의해, MOS 트랜지스터 T1∼T4의 ON/OFF가 제어되어, 가변 저항 R2의 저항값이 설정된다.

즉, 내부 클럭 C2가 공급되었을 때에 판독된 출력 X1이 (1001)2이며, 내부 클럭 C4가 공급되었을 때에 판독된 출력 X2가 (1011)2인 것으로 한다. 이 때, 내부 클럭 C2가 공급되면, 감산 회로(16)에 공급하는 오프셋으로서, (X1- 8)10=(0001)2가 오프셋 연산 회로(15)에 저장된다.

또한, 내부 클럭 C4가 공급되면, (8+(X2-X1))10=(1000-(1011-1001))2=(1010)2가 오프셋 연산 회로(15)에서 구해져, 가변 저항 R2에 공급되기 때문에, 1, 3자릿수째의 「1」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T1, T3이 OFF로 됨과 함께, 2, 4자릿수째의 「0」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T2, T4가 ON으로 된다. 이와 같이 함으로써, 가변 저항 R2는, 저항 Ra1, Ra3과 ON으로 되는 MOS 트랜지스터 T2, T4가 직렬로 접속된 상태로 되기 때문에, 그 저항값이 저항값 Rx/20+Rx/22로 된다.

또한, 내부 클럭 C4가 공급되면, (8+(X2-X1))10=(1000-(0111-1001))2=(0110)2가 오프셋 연산 회로(15)에서 구해져, 가변 저항 R2에 공급되기 때문에, 2, 3자릿수째의 「1」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T2, T3이 OFF로 됨과 함께, 1, 4자릿수째의 「0」에 상당하는 신호가 게이트에 공급되는 MOS 트랜지스터 T1, T4가 ON으로 된다. 이와 같이 함으로써, 가변 저항 R2는, 저항 Ra2, Ra3과 ON으로 되는 MOS 트랜지스터 T1, T4가 직렬로 접속된 상태로 되기 때문에, 그 저항값이 저항값 Rx/21+Rx/22로 된다.

상술한 각각의 예와 같이 동작함으로써, 차동 증폭 회로 A2로부터의 출력으 로부터 모터 코일 L의 내부 저항에 의한 오프셋을 제거한 값이, AD 변환 회로(14)로부터 출력되기 때문에, 모터 코일 L에의 구동 전류의 전류값을 플러스의 값으로 되는 Io로 한 상태 그대로 내부 클럭 C5가 공급되었을 때, AD 변환 회로(14)로부터의 출력이 (1001)2로 된다. 이 때, 감산 회로(16)에서 오프셋 (0001)2가 감산되기 때문에, 감산 회로(16)로부터 출력되는 검출 신호의 값이 (1000)2로 된다.

Claims

직류 모터의 모터 코일에 발생하는 역기전압을 검출하여 검출 신호를 출력하는 역기 검출부와, 그 역기 검출부에서 검출된 역기전압에 기초하여 상기 모터 코일에 공급하는 구동 전류의 전류값을 설정하여 출력하는 속도 제어부를 구비하는 모터 드라이버에 있어서,

상기 모터 코일에 의한 상기 직류 모터가 구동 불가능한 상태로 되어 상기 역기전압이 발생하지 않는 상태로 된 후, 우선, 상기 모터 코일에 공급하는 상기 구동 전류의 전류값을 0으로 하였을 때의 상기 역기 검출부의 출력을 제1 출력으로서 판독하고, 다음으로, 상기 모터 코일에 공급하는 상기 구동 전류의 전류값을 소정값으로 하였을 때의 상기 역기 검출부의 출력을 제2 출력으로서 판독함과 함께, 상기 제1 출력 및 상기 제2 출력의 차분에 기초하여 상기 모터 코일의 내부 저항의 변화에 의한 상기 역기 검출 회로의 출력에 나타나는 오프셋을 구하고, 상기 역기 검출부의 증폭율을 변화시켜 상기 오프셋을 제거하는 오프셋 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제1항에 있어서,

상기 역기 검출부가,

상기 모터 코일의 일단과 일단이 접속된 검출용 저항과,

상기 검출용 저항의 타단과 일단이 접속된 제1 저항과,

상기 제1 저항의 타단과 일단이 접속된 제2 저항과,

상기 제1 저항 및 상기 제2 저항의 접속 노드에 한쪽의 입력 단자가 접속됨과 함께, 상기 제2 저항의 타단에 출력 단자가 접속되며, 상기 모터 코일과 상기 검출용 저항의 접속 노드에 다른쪽의 입력 단자가 접속된 제1 차동 증폭 회로와,

상기 차동 증폭 회로로부터의 출력이 한쪽의 입력 단자에 접속됨과 함께, 상기 모터 코일의 타단이 다른쪽의 입력 단자에 접속된 제2 차동 증폭 회로

를 구비하고,

상기 오프셋 연산부에 의해, 상기 제1 출력 및 상기 제2 출력의 차분에 비례한 저항값만큼 상기 제2 저항을 변화시킴으로써, 상기 모터 코일의 내부 저항의 변화에 의한 상기 역기 검출 회로의 출력에 나타나는 오프셋을 제거하는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제2항에 있어서,

상기 역기 검출부가, 상기 제2 차동 증폭 회로로부터의 0∼Vc로 되는 출력을 아날로그/디지털 변환하여 n비트의 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환 회로를 구비하고,

상기 제2 저항의 저항값의 초기값을 Rx로 하고,

상기 아날로그/디지털 변환 회로로부터 출력되는 상기 제1 출력을 X1, 상기아날로그/디지털 변환 회로로부터 출력되는 상기 제2 출력을 X2로 하였을 때,

상기 소정값으로 되는 구동 전류가 플러스일 때, 상기 제2 저항의 저항값을, Rx×(1-(X2-X1)/2n-1)로 설정하고,

상기 소정값으로 되는 구동 전류가 마이너스일 때, 상기 제2 저항의 저항값을, Rx×(1+(X2-X1)/2n-1)로 설정하는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제3항에 있어서,

상기 제2 저항이, 저항값이 Rx/20, Rx/21, Rx/22, …, Rx/2n-2, Rx/2n-1로 되는 직렬로 접속된 n개의 저항과, 그 n개의 저항 각각과 병렬로 접속된 n개의 스위치에 의해 구성됨과 함께,

상기 오프셋 연산부로부터 n비트의 디지털 신호가 출력되며, 그 n비트의 디지털 신호에서의 상위로부터 k비트째의 신호에 의해, 상기 제2 저항에서의 저항값이 Rx/2k-1로 되는 저항과 병렬로 접속된 상기 스위치의 ON/OFF가 제어되며,

상기 소정값으로 되는 구동 전류가 플러스일 때, 상기 오프셋 연산부로부터 2n-1-(X2-X1)로 되는 n비트의 디지털 신호가 상기 제2 저항의 상기 n개의 스위치에 공급되고,

상기 소정값으로 되는 구동 전류가 마이너스일 때, 상기 오프셋 연산부로부터 2n-1+(X2-X1)로 되는 n비트의 디지털 신호가 상기 제2 저항의 상기 n개의 스위치에 공급되는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제3항에 있어서,

상기 구동 전류의 소정값의 절대값을 Io, 상기 검출 저항의 저항값을 Rs, 상 기 제1 저항의 저항값을 R1, 상기 제2 차동 증폭 회로에 의한 증폭율을 A로 하였을 때,

Vc=A×Io×Rs×(2Rx)/R1

의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제4항에 있어서,

상기 제2 저항이, 저항값이 Rx/20, Rx/21, Rx/22, …, Rx/2n-2, Rx/2n-1로 되는 직렬로 접속된 n개의 저항과, 그 n개의 저항 각각과 병렬로 접속된 n개의 스위치로 구성됨과 함께,

상기 오프셋 연산부로부터 n비트의 디지털 신호가 출력되고, 그 n비트의 디지털 신호에서의 상위로부터 k비트째의 신호에 의해, 상기 제2 저항에서의 저항값이 Rx/2k-1로 되는 저항과 병렬로 접속된 상기 스위치의 ON/OFF가 제어되며,

상기 소정값으로 되는 구동 전류가 플러스일 때, 상기 오프셋 연산부로부터 2n-1-(X2-X1)로 되는 n비트의 디지털 신호가 상기 제2 저항의 상기 n개의 스위치에 공급되고,

상기 소정값으로 되는 구동 전류가 마이너스일 때, 상기 오프셋 연산부로부터 2n-1+(X2-X1)로 되는 n비트의 디지털 신호가 상기 제2 저항의 상기 n개의 스위치에 공급되는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제1항에 있어서,

상기 역기전압이 발생하지 않을 때의 오프셋을 제거하는 감산부를 구비함과 함께,

상기 역기전압이 발생하지 않을 때에 상기 역기 검출부로부터 정규로 출력되는 제3 출력과 상기 제1 출력의 차분을, 상기 역기전압이 발생하지 않을 때의 오프셋으로서 상기 오프셋 연산부에서 저장하고, 상기 역기 검출부의 출력으로부터 상기 오프셋 연산부에서 저장된 상기 제3 출력과 상기 제1 출력의 차분을 감산한 값을 상기 검출 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제1항에 있어서,

상기 역기 검출부 및 상기 속도 제어부가 1개의 반도체 집적 회로 장치에 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제7항에 있어서,

상기 역기 검출부로부터의 검출 신호가 외부의 제어 회로에 출력되며, 상기 제어 회로에서 상기 검출 신호에 기초하여 연산된 값이 상기 속도 제어부에 입력되는 것을 특징으로 하는 모터 드라이버.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 모터 드라이버와,

상기 모터 드라이버에 의해 구동 제어되는 상기 직류 모터와,

상기 직류 모터의 동력이 전달됨으로써, 자기 디스크의 직경 방향으로 이동 하는 자기 헤드와,

상기 자기 디스크가 그 중심에 끼워 맞춰지는 축과,

상기 자기 디스크의 외측에 설치됨과 함께, 상기 자기 헤드를 내부에 저장하는 램프 영역

을 구비하고,

상기 자기 헤드를 상기 축 또는 상기 램프 영역의 내벽과 맞닿게 하였을 때에 상기 오프셋 연산부에 의해 상기 직류 모터에서의 상기 모터 코일의 내부 저항의 변화에 의한 상기 역기 검출 회로의 출력에 나타나는 오프셋을 구하고, 상기 역기 검출부의 증폭율을 변화시켜 상기 오프셋을 제거하는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.