KR20080004991A - 하드 디스크 드라이브의 역기전력(ｂｅｍｆ) 보상 방법 및그 방법을 사용하는 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

하드 디스크 드라이브의 역기전력(ｂｅｍｆ) 보상 방법 및그 방법을 사용하는 하드 디스크 드라이브 Download PDF

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Abstract

하드 디스크 드라이브에서 보이스 코일 모터(VCM : Voice Coil Motor)의 코일(coil)의 저항값을 보상함으로써 역기전력(BEMF : Back Electro Motive Force)을 보상하는 방법 및 그 방법을 사용하는 하드 디스크 드라이브가 개시된다. 하드 디스크 드라이브의 역기전력을 보상하여 측정하는 방법은 보이스 코일 모터(VCM)의 코일(VCM coil)의 저항값을 새츄레이션(saturation)시키는 단계; 상기 새츄레이션된 보이스 코일 모터의 코일의 저항값을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 저항값을 이용하여 헤드가 데이터 영역으로 이동하면서 나오는 역기전력(BEMF)을 측정하는 단계를 구비한다. 상기 역기전력을 보상하여 측정하는 방법을 사용하는 하드 디스크 드라이브는 헤드를 데이터 영역으로 이동시키기 위하여 보이스 코일 모터(VCM)에 전류를 인가하여도 역기전력(BEMF)이 변하지 않으므로 역기전력(BEMF)을 정확히 측정할 수 있고, 상기 정확히 측정된 역기전력(BEMF)을 이용하여 헤드 이동 속도를 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

하드 디스크 드라이브의 역기전력(ＢＥＭＦ) 보상 방법 및 그 방법을 사용하는 하드 디스크 드라이브{Method for compensating Back Electro Motive Force of a hard disk drive and the hard disk drive using the method}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 하드 디스크 드라이브 내부의 집적회로 및 보이스 코일 모터(VCM : Voice Coil Motor)의 코일(VCM coil)의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF : Back Electro Motive Force)을 보상하여 측정하는 방법에 관한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1차 전류의 인가에 따라 VCM 코일의 저항값이 새츄레이션(saturation)되는 것을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF : Back Electro Motive Force)의 보상에 관한 것으로, 특히 하드 디스크 드라이브에서 보이스 코일 모 터(VCM : Voice Coil Motor)의 코일(coil)의 저항값을 보상함으로써 역기전력(BEMF)을 보상하는 방법 및 그 방법을 사용하는 디스크 드라이브에 관한 것이다.
하드 디스크 드라이브는 헤드(head)를 디스크의 반경 방향으로 이동시키는데, 보이스 코일 모터(VCM)에 인가하는 전류를 제어함으로써 헤드의 이동을 제어한다. 헤드를 디스크의 내주방향(ID : Inner Dimension), 즉 파킹 영역(parking area)에서 데이터 영역(data area)으로 이동시키거나 반대로 디스크의 외주방향(OD : Outer Dimension), 즉 데이터 영역에서 파킹 영역으로 이동시키기 위하여 역기전력(BEMF)을 사용한다. 이때 역기전력(BEMF)은 헤드 이동 속도를 제어하기 위하여 사용된다. 역기전력(BEMF)이 정확히 측정되지 않으면 원하는 헤드 이동 속도로 헤드를 제어할 수 없기 때문에 역기전력(BEMF)의 정확한 측정은 매우 중요하다.
종래의 경우, 헤드를 이동시키기 위하여 보이스 코일 모터(VCM)에 전류를 인가하면 보이스 코일 모터(VCM)의 내부에 있는 코일(VCM coil)의 온도가 상승하게 되어 상기 VCM 코일의 저항값이 변하게 된다. 하드 디스크 드라이브의 역기전력 측정부에서는 상기 VCM 코일의 저항값을 이용하여 역기전력(BEMF)을 측정하게 된다. 그러므로, 변화된 상기 VCM 코일의 저항값만큼 역기전력(BEMF)의 측정치에 변동을 가져오게 된다. 따라서, 보이스 코일 모터(VCM)에 전류가 인가됨에 따른 상기 VCM 코일의 저항값의 변화는 역기전력(BEMF)의 오차를 유발하게 되어 헤드의 이동속도를 정밀하게 제어할 수 없는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 전류에 의해 상기 VCM 코일의 저항값 의 변화를 보상함으로써 역기전력(BEMF)의 오차를 감소시켜 역기전력(BEMF)을 정확히 측정하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 상기 VCM 코일의 저항값의 변화를 보상함으로써 역기전력(BEMF)을 정확히 측정하는 디스크 드라이브를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 역기전력을 보상하여 측정하는 방법은, 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM)의 코일(coil)의 저항값을 새츄레이션(saturation)시키는 단계; 상기 새츄레이션된 보이스 코일 모터의 코일의 저항값을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 저항값을 이용하여 헤드가 데이터 영역으로 이동하면서 나오는 역기전력(Back Electro Motive Force, BEMF)을 측정하는 단계를 구비한다.
상기 새츄레이션시키는 단계 이전에 제1차 전류를 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일에 인가하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하고, 상기 제1차 전류는 상기 헤드가 외주방향(Outer Dimensio, OD)으로 이동하도록 인가되는 것이 바람직하다.
상기 역기전력(BEMF)을 측정하는 단계 이전에 제2차 전류를 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일에 인가하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하고, 상기 제2차 전류는 상기 헤드가 데이터 영역(data area) 내부에 위치하도록 인가되는 것이 바람직하다.
상기 하드 디스크 드라이브는 램프 로딩(Ramp loading) 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브는, 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM)의 코일의 저항값이 새츄레이션(saturation)될 때까지 제1차 전류가 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일에 인가되도록 제어하는 전류 제어부; 상기 새츄레이션된 저항값을 측정하는 저항값 측정부; 및 상기 측정된 저항값을 이용하여 역기전력(BEMF)을 측정하는 역기전력 측정부를 구비한다.
상기 제1차 전류가 인가되면 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일의 온도가 높아져서 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일의 저항값이 새츄레이션되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1차 전류는 상기 헤드가 외주방향(Outer Dimensio, OD)으로 이동하도록 인가되는 것이 바람직하고, 상기 전류 제어부는 상기 헤드를 데이터 영역(data area)에 위치시키는 제2차 전류가 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일에 인가되도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 하드 디스크 드라이브(100)는 스핀들 모터(spindle motor)(104)에 의해 회전되는 하나 또는 그 이상의 자기 디스크들(102)을 포함할 수 있다. 스핀들 모터(104)는 하드 디스크 드라이브(100)의 베이스 플레이트(base plate)(106)에 장착될 수 있다. 하드 디스크 드라이브(100)는 디스크들(102)을 싸는 커버(108)를 더 포함할 수 있다.
하드 디스크 드라이브(100)는 복수의 헤드들(110)을 포함할 수 있다. 각 헤드(110)는 회전 디스크(102)에 인접하여 위치한다. 각 헤드(110)는 디스크들(102)의 자기장들을 자화하고 감지하는 분리된 기록 및 판독 소자들(둘 다 미도시)을 구비할 수 있다.
각 헤드(110)는 플렉슈어(flexure)(112)에 장착되어 헤드 짐벌 어셈블리(Head Gimbal Assembly, HGA)를 형성하여 수평이 유지될 수 있다. 플렉슈어(112)는 액튜에이터 암(actuator arm)(114)에 부착되고, 액튜에이터 암(114)은 베어링 어셈블리(116)에 의해 베이스 플레이트(106)에 회전 가능하게 장착된다.
보이스 코일 모터(VCM : Voice Coil Motor)는 보이스 코일 모터의 코일(VCM coil)(118)이 자석 어셈블리(120)에 연결되어 구성된다. VCM 코일(118)에 전류를 제공함으로써 액튜에이터 암(114)을 회전시키는 토크(torque)를 생성하고 헤드들(110)이 디스크들(102)의 표면들을 가로질러 이동하게 한다.
하드 디스크 드라이브(100)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 어셈 블리(124)를 더 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판 어셈블리(124)는 인쇄 회로 기판(128)에 연결된 복수의 집적회로들(126)을 포함할 수 있다. 인쇄 회로 기판(128)은 전선들(미도시)에 의하여 VCM 코일(118), 헤드들(110), 및 스핀들 모터(104)에 연결된다.
도 2는 도 1에 도시된 하드 디스크 드라이브 내부의 집적회로(126) 및 보이스 코일 모터(VCM)의 코일(VCM coil)(118)의 회로도(200)이다. 도 2를 참조하면, 집적회로(126)는 전류 제어부(210), 저항값 측정부(220), 역기전력(BEMF : Back Electro Motive Force) 측정부(230), 역기전력(BEMF) 속도 제어부(미도시) 및 보이스 코일 모터(VCM) 드라이버(미도시)를 구비하고, 보이스 코일 모터의 코일(VCM coil)(118)은 인덕턴스(Lvcm)와 코일의 저항(Rvcm)으로 나타낼 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법에 관한 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법은 VCM 코일의 저항값을 새츄레이션(saturation)시키는 단계(S310, S320), 상기 새츄레이션된 VCM 코일의 저항값을 측정하는 단계(S330) 및 상기 측정된 저항값을 이용하여 헤드가 데이터 영역으로 이동하면서 나오는 역기전력(BEMF)을 측정하는 단계(S340, S350)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법을 설명한다.
전류 제어부(210)는 VCM 코일(118)에 제1차 전류 또는 제2차 전류의 공급을 제어한다. 상기 제1차 전류는 헤드(head)가 디스크의 내주방향(ID : Inner Dimension)으로 이동하여 데이터를 기록 / 독출하기 전에 VCM 코일(118)에 공급된다(S310). 전류 제어부(210)는 VCM 코일(118)의 저항값(Rvcm)이 새츄레이션(saturation)될 때까지 전류를 공급하도록 제어한다(S320). 즉, 제1차 전류를 계속 공급하면 VCM 코일(118)의 온도가 계속 상승하므로 저항값(Rvcm)이 계속 상승하게 된다. 그러나, 일정 정도에 이르면 VCM 코일(118)의 온도 및 저항값(Rvcm)이 새츄레이션되어 계속 전류를 인가하여도 더 이상 상승하지 않게 된다. 상기 제1차 전류는 헤드가 디스크의 외주방향(OD)으로 이동하도록 전류의 방향을 제어하는 것이 바람직하다. 헤드가 디스크의 외주방향(OD)으로 이동하면 램프(ramp)위에서 더 이상 외주방향으로 이동하지 못하여 정지하게 되지만, 전류 제어부(210)는 계속하여 VCM 코일(118)의 저항값(Rvcm)이 새츄레이션 될 때까지 전류를 VCM 코일(118)에 공급할 수 있기 때문이다.
저항값 측정부(220)는 VCM 코일(118)의 저항값(Rvcm)이 새츄레이션되면 상기 새츄레이션된 저항값(Rvcm)을 측정한다(S330).
상기 저항값(Rvcm)이 새츄레이션된 이후부터 헤드는 데이터를 기록 / 독출하기 위하여 내주방향(ID), 즉 데이터 영역으로 이동하게 된다. 이 때, 전류 제어부(210)는 VCM 코일(118)에 제2차 전류가 인가되도록 제어하고, 헤드는 내주방향(ID)으로 이동한다(S340). 상기 헤드의 이동 속도를 제어하기 위하여 역기전력(BEMF)이 사용된다. 역기전력(BEMF) 측정부(230)는 상기 측정된 저항값을 이용하여 상기 헤드의 이동속도를 제어하기 위한 역기전력(BEMF)을 측정한다. 이 경우 상 기 저항값은 새츄레이션된 값이므로, 제2차 전류가 인가되어도 상기 저항값이 변하지 않게 된다. 따라서, 역기전력(BEMF) 측정부(230)에서 측정하는 역기전력(BEMF)은 보정된 역기전력(BEMF)이 된다(S350). 상기 보정된 역기전력을 측정하기 위하여 역기전력(BEMF) 측정부(230)는 보정된 역기전력(BEMF)을 측정하기 위한 회로부분과 상기 측정값을 디지털값으로 변환하는 A/D 컨버터(Analog-to-digital converter)로 구성되어 있다.
상기 역기전력(BEMF) 속도 제어부(미도시)는 상기 측정된 역기전력(BEMF)을 이용하여 제어 입력값을 산출하는 부분으로 구성되어 있고, 상기 보이스 코일 모터(VCM) 드라이버(미도시)는 상기 제어 입력값을 전류로 변환하여 VCM 코일(118)에 전류를 인가하는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1차 전류의 인가에 따라 VCM 코일의 저항값이 새츄레이션(saturation)되는 것을 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 도 4(a)와 같이 제1차 전류가 인가된다고 가정하면, VCM 코일(118)의 온도가 증가함에 따라 저항값(Rvcm)은 도 4(b)와 같이 증가하게 된다. 그러나, 일정 시간(tsat)이 지나게 되면, VCM 코일(118)의 저항값(Rvcm)은 더 이상 증가하지 않고 새츄레이션 된다. 도 4(a)와 같이 제1차 전류가 (+)전류가 인가되었을때 헤드가 외주방향(OD)으로 이동하였다면, VCM 코일(118)의 저항값(Rvcm)이 새츄레이션된 후 데이터 기록 / 독출을 위하여 헤드를 내주방향(ID)으로 이동시키면 제2차 전류를 (-)로 인가하면 된다. VCM 코일(118)의 저항값(Rvcm)은 이미 새츄레이션 되었기 때문에 더 이상 제2차 전류의 인가에 따른 VCM 코 일(118)의 저항값(Rvcm)의 변화는 없게 된다. 따라서, 상기 저항값(Rvcm)을 이용하여 역기전력(BEMF)이 정확히 측정되어 헤드의 이동 속도를 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
상기 하드 디스크 드라이브의 역기전력을 보상하여 측정하는 방법 및 상기 방법을 사용하는 하드 디스크 드라이브는 램프 로딩(Ramp loading) 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 램프 로딩 장치를 사용하는 것을 로드(road) / 언로드(unroad) 방식이라고도 한다. 로드 / 언로드 방식은 디스크 매체의 회전 정지 상태 등 데이터를 기록 / 독출하지 않는 상태에서 헤드가 디스크의 외측에 존재하는 램프(ramp) 위에 정지하고 있다가, 호스트(host)로부터의 명령에 따라서 헤드를 램프에서 데이터 영역으로 이동시켜 기록 / 독출 동작을 행한다. 기록 / 독출 동작 종료 후, 헤드를 데이터 영역에서 상기 램프 위로 다시 되돌린다. 헤드를 램프에서 데이터 영역으로 이동시키는 것을 로드(road) 동작이라 하고, 반대로 데이터 영역에서 램프 위로 이동시키는 것을 언로드(unroad)동작이라고 한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 보이스 코일 모터(VCM)의 코일(VCM coil)의 저항값을 보상함으로써 역기전력(BEMF)을 보상하는 방법 및 그 방법을 사용하는 하드 디스크 드라이브는 헤드를 데이터 영역으로 이동시키기 위하여 보이스 코일 모터(VCM)에 전류를 인가하여도 역기전력(BEMF)이 변하지 않으므로 역기전력(BEMF)을 정확히 측정할 수 있고, 상기 정확히 측정된 역기전력(BEMF)을 이용하여 헤드 이동 속도를 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM)의 코일(coil)의 저항값을 새츄레이션(saturation)시키는 단계;
    상기 새츄레이션된 보이스 코일 모터의 코일의 저항값을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 저항값을 이용하여 헤드가 데이터 영역으로 이동하면서 나오는 역기전력(Back Electro Motive Force, BEMF)을 측정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 역기전력을 보상하여 측정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 새츄레이션시키는 단계 이전에 제1차 전류를 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일에 인가하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1차 전류는,
    상기 헤드가 외주방향(Outer Dimensio, OD)으로 이동하도록 인가되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 역기전력(BEMF)을 측정하는 단계 이전에 제2차 전류를 상기 보이스 코 일 모터(VCM)의 코일에 인가하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2차 전류는,
    상기 헤드가 데이터 영역(data area) 내부에 위치하도록 인가되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하드 디스크 드라이브는,
    램프 로딩(Ramp loading) 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 역기전력(BEMF)을 보상하여 측정하는 방법.
  7. 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor, VCM)의 코일의 저항값이 새츄레이션(saturation)될 때까지 제1차 전류가 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일에 인가되도록 제어하는 전류 제어부;
    상기 새츄레이션된 저항값을 측정하는 저항값 측정부; 및
    상기 측정된 저항값을 이용하여 역기전력(BEMF)을 측정하는 역기전력 측정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1차 전류가 인가되면 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일의 온도가 높아져서 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일의 저항값이 새츄레이션되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1차 전류는,
    상기 헤드가 외주방향(Outer Dimensio, OD)으로 이동하도록 인가되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브
  10. 제7항에 있어서, 상기 전류 제어부는,
    상기 헤드를 데이터 영역(data area)에 위치시키는 제2차 전류가 상기 보이스 코일 모터(VCM)의 코일에 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  11. 제7항에 있어서, 상기 하드 디스크 드라이브는,
    램프 로딩(Ramp loading) 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
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