KR20090057997A

KR20090057997A - Ｄｃ 모터를 제어하기 위한 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR20090057997A
Application number: KR1020097006218A
Authority: KR
Inventors: 제임스 에이. 달버그; 로스 더블유. 윌슨; 제이슨 피. 브렌든
Original assignee: 에이저 시스템즈 인크
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2009-06-08
Also published as: KR101271546B1; US20090322266A1; JP2010505373A; CN101512890A; EP2067248B1; EP2067248A4; CN101512890B; JP5155322B2; US8013552B2; WO2008039183A1; EP2067248A1

Abstract

DC 모터들을 제어하기 위한 다양한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 예를 들어, 다중위상 무브러시 DC 모터를 제어하기 위한 하나의 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 위상들을 가진 DC 모터를 제공하는 것을 포함한다. 상기 DC 모터는 복수의 정류 상태들에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도함으로써 동작한다. 상기 실시예에서, 6개의 정류 상태가 개시되지만, 6개보다 적거나 많은 정류 상태들이 존재할 수 있다. 상기 방법은 추가로 제 1 정류 상태(415)에 따라 복수의 위상들의 전류를 포함하는 카운트를 시작(405)하고, 전류가 상기 제 1 정류 상태(415)의 문턱값을 얻을 때(420)까지 상기 카운트를 증가시키는 것을 포함한다. 그 다음, 전류는 제 2 정류 상태(430)에 따라 상기 복수의 위상들로 유도되고, 상기 카운트는 상기 전류가 상기 제 2 정류 상태(430)의 문턱값에 도달할 때까지 감소된다(447). 상기 카운트의 상기 부호 비트는 저장(455)되고, 목표된 초기 정류 상태(470)는 상기 카운트의 상기 부호 비트(455)에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다.

DC 모터, 초기 정류 상태 제어기, 주기 검출기, 업/다운 카운터, 부호 비트

Description

ＤＣ 모터를 제어하기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING A DC MOTOR}

본 발명은 DC 모터들에 관한 것이고, 특히 판독/기입 헤드 어셈블리에 관련하여 자기 저장 매체를 회전시키기 위하여 사용된 DC 모터의 제어에 관한 것이다.

자기 저장 매체는 통상적인 하드 디스크 드라이브에서 DC 모터에 의해 회전되는 스핀들에 부착된다. 상기 DC 모터들은 종종 통상적인 다중위상, 무브러쉬 DC 모터들(polyphase, brushless DC motor)이고, 상기 DC 모터들은 매우 효율적이고 다수의 애플리케이션들에 적당한 특성들을 가진다. 다중위상, 무브러쉬 DC 모터들은 회전자를 움직이기 위한 토크 유도 플럭스를 형성하기 위하여 순차적인 순서(즉, 정류 상태들)로 전기자 권선들에 전압의 인가를 요구한다. 적당한 동작 동안, 정류 상태 시퀀스는 임의의 시점에서 전류 회전자 위치와 매칭하도록 조절되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 삼상(three phase), 무브러쉬 DC 모터가 사용되는 경우, 전압은 순차적인 순서로 전기자들의 쌍들 양단에 인가된다. 상기된 전기자들 양단 전압을 인가함으로써 생성된 자속은 모터상에 토크를 유발하고, 상기 토크는 회전 운동을 유발한다. 무브러쉬 DC 모터가 회전할 때, 상기된 전류들을 인가하기 위한 타이밍은 모터의 역기전력(back electro motive force)의 영 교차점들을 검출하고 아날로그 또는 디지털 록킹 회로(예를 들어, PLL 또는 DLL)를 사용하여 상기 영 교차점들에 록킹(locking)함으로써 얻어진다.

DC 모터가 처음 시작할 때로 록킹하기 위한 어떠한 영 교차점도 없다. 따라서, 다른 메카니즘은 인가된 전압의 순차적 타이밍을 관리하기 위하여 제공되어야 한다. 하나의 특정한 경우, DC 모터는 공지된 위치로 힘을 처음에 받는다. 이것은 예를 들어 하나 이상의 임의로 선택된 전기자들에 전압을 인가하고, 이에 따라 모터가 공지된 위치로 스냅(snap)되도록 수행될 수 있다. 그러나, 이 방법은 두 개의 잠재적인 단점들을 가진다. 첫째, 전류가 임의로 선택된 전기자에 인가될 때, 모터는 정상 회전 방향과 반대 방향으로 움직일 수 있다. 이것은 방향 역전이 판독/기입 헤드 어셈블리에 손상을 줄 수 있기 때문에 판독/기입 헤드 어셈블리가 스핀들 원판상에 놓이게 하는 디스크 드라이브에서 허용되지 않는다.

둘째, DC 모터가 적당한 위치로 움직이는 것을 보장하기 위하여, 모터는 통상적으로 두 개의 공지된 상태들로 구동되어야 한다. 두 개의 상태들은 처음 회전 위치가 구동될 상태에 대해 영의 토크에 있는 경우를 커버하기 위하여 요구된다. 각각의 움직임 이후, 모터와 연관된 스핀들은 기계적으로 회전할 것이다(ring). 상기 회전의 바람직하지 않은 효과들을 피하기 위하여, 두 개의 움직임들 사이 및 회전이 정지하거나 적어도 허용 가능한 레벨로 감소하게 하는 제 2 움직임 이후 지연이 도입된다. 이들 지연들은 클 수 있고, 모터와 연관된 자기 저장 매체에 액세스하기 위하여 요구된 시간에서 바람직하지 않은 지연을 유발한다.

따라서, 적어도 상기된 이유들 때문에, DC 모터들을 제어하기 위한 진보된 시스템들 및 방법들에 대한 기술의 필요성이 존재한다.

본 발명은 DC 모터들, 및 특히 판독/기입 헤드 어셈블리에 관련하여 자기 저장 매체를 회전시키기 위해 사용되는 DC 모터의 제어에 관련된다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 DC 모터 제어기들을 제공한다. DC 모터 제어기들은 복수의 위상들을 포함하는 DC 모터와 연관된 주기를 검출하기 위하여 동작하는 주기 검출기를 포함한다. DC 모터를 동작하는 것은 복수의 정류 상태들에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하는 것을 포함한다. 상기된 정류 상태들은 적어도 제 1 정류 상태 및 제 2 정류 상태를 포함한다. 상기된 제어기들은 적어도 두 개의 기능들을 수행하기 위하여 구성할 수 있는 단일 레지스터 간격 생성기를 더 포함한다: 상기 두 개의 기능들은 DC 모터와 연관된 주기에 기초하여 타이밍 간격들을 생성하는 기능; 및 업/다운 카운터를 제공하는 기능이다. 제어기들은 업/다운 카운터를 시작하기 위하여 동작하고, 제 1 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 및 제 1 정류 상태의 전류가 문턱값에 도달할 때까지 업/다운 카운터를 증가시키는 초기 정류 상태 제어기를 더 포함한다. 추가로, 초기 정류 상태 제어기는 제 2 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 및 전류가 제 2 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 업/다운 카운터를 감소시키기 위해 동작한다. 업/다운 카운터를 증가하고 그 다음 감소함으로써 달성되는 부호 비트는 저장되고, 목표된 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 사용된다.

상기된 실시예들의 몇몇 경우들에서, DC 모터는 적어도 3개의 위상들 및 적어도 6개의 정류 상태들을 가진다. 이전에 논의된 제 1 및 제 2 정류 상태들은 제 1 정류 상태 쌍으로서 처리된다. 다른 4개의 정류 상태들(즉, 제 3 정류 상태, 제 4 정류 상태, 제 5 정류 상태 및 제 6 정류 상태)은 두 개의 부가적인 정류 상태 쌍들(즉, 제 3 정류 상태 및 제 4 정류 상태를 포함하는 제 2 정류 상태 쌍, 제 5 정류 상태 및 제 6 정류 상태를 포함하는 제 3 정류 상태 쌍)로서 처리된다. 위치를 결정하기 위하여 사용되는 쌍들이 모터를 구동하기 위하여 사용된 쌍들 및/또는 시퀀스에 필수적으로 대응하지 않는 것이 주의된다. 상기 경우들에서, 이전에 논의된 부호 비트는 제 1 정류 상태 비트와 연관된 제 1 부호 비트이다. 초기 정류 상태 제어기는 업/다운 카운터를 시작하고, 제 3 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 그리고 전류가 제 3 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 증가하고; 그리고 제 4 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 및 전류가 제 4 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 감소시키도록 또한 동작한다. 부호 비트는 그 다음 제 2 정류 상태 쌍과 관련된 제 2 부호 비트로서 저장된다. 게다가, 초기 정류 상태 제어기는 업/다운 카운터를 시작하고, 제 5 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 및 전류가 제 5 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 증가시키고; 및 제 6 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 및 전류가 제 6 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 감소시키도록 동작한다. 그 다음 부호 비트는 제 3 정류 상태 쌍과 연관된 제 3 부호 비트로서 저장된다. 3개의 부호 비트들은 목표된 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 사용된다.

특정 경우들에서, 상기된 제어기들은 부호 비트 레지스터를 포함한다. 상기 경우들에서, 3개의 부호 비트들은 부호 비트 레지스터에 3 비트 어레이로서 배열되고, 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 것은 3 비트 어레이를 디코딩하는 것을 포함한다. 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 것은 현재 정류 상태를 결정하는 것, 및 현재 정류 상태 후 하나 또는 두 개의 정류 상태들일 목표된 초기 정류 상태를 선택하는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예들은 다중위상, 무브러쉬 DC 모터를 제어하기 위한 방법들을 제공한다. 상기 방법들은 복수의 위상들을 가진 DC 모터를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 DC 모터는 복수의 적어도 제 1 및 제 2 정류 상태들에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도함으로써 동작한다. 상기 방법들은 카운터를 시작하고, 제 1 정류 상태에 따라 복수의 위상들로 전류를 유도하고, 및 전류가 제 1 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 카운터를 증가시키는 단계를 더 포함한다. 그 다음, 전류는 제 2 정류 상태에 따라 복수의 위상들로 유도되고, 카운터는 전류가 제 2 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 감소된다. 카운트의 부호 비트는 저장되고, 목표된 초기 정류 상태는 카운트의 부호 비트에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 몇몇 경우들에서, 제 1 정류 상태에 따라 전류를 유도하는 단계 및 카운트를 증가시키는 단계, 및 제 2 정류 상태에 따라 전류를 유도하는 단계 및 카운트를 감소시키는 단계는 카운트의 부호 비트를 저장하기 전에 프로그램 가능한 횟수만큼 반복된다. 하나의 특정 경우에서, 프로그램 가능한 횟수는 16이다.

상기된 방법들의 다양한 경우들에서, DC 모터는 적어도 3개의 위상들 및 적어도 6의 정류 상태들을 가진다. 상기된 처리들은 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 함께 사용될 수 있는, 3개의 부호 비트들이 되는 각각의 정류 상태들에 대해 반복된다. 몇몇 경우들에서, 처리들은 정류 상태들의 각각의 쌍에 대해 프로그램 가능한 횟수만큼 반복된다. 하나의 특정 경우에서, 프로그램 가능한 횟수들은 16이다.

본 발명의 다른 실시예들은 복수의 위상들을 가진 DC 모터를 포함하는 DC 모터 시스템들을 제공한다. DC 모터를 동작하는 것은 복수의 정류 상태들에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하는 것을 포함한다. 상기된 정류 상태들은 적어도 제 1 정류 상태 및 제 2 정류 상태를 포함한다. 시스템은 업/다운 카운터를 포함하는 초기 정류 상태 제어기를 더 포함한다. 초기 정류 상태 제어기는 업/다운 카운터를 시작하고, 제 1 정류 상태에 따라 복수의 위상들로 전류를 유도하고, 및 전류가 제 1 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 증가시키도록 동작한다. 추가로, 초기 정류 상태 제어기는 제 2 정류 상태에 따라 복수의 위상들로 전류를 유도하고 및 전류가 제 2 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 감소시키도록 동작한다. 업/다운 카운터를 증가한 후 감소시킴으로써 도달되는 부호 비트는 저장되고, 목표된 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 사용된다.

이런 요약은 본 발명에 따라 몇몇 실시예들의 일반적인 윤곽만을 제공한다. 본 발명의 많은 다른 목적들, 특징들, 장점들 및 다른 실시예들은 다음 상세한 설명, 첨부된 청구항들 및 첨부 도면들로부터 보다 명백해진다.

본 발명의 다양한 실시예들의 추가 이해는 명세서의 나머지 부분들에 기술된 도면들을 참조하여 실현될 수 있다. 도면들에서, 유사한 참조 번호들은 몇몇 도면들을 통하여 유사한 구성요소들을 참조하기 위하여 사용된다. 몇몇 예들에서, 소문자로 구성된 서브 라벨은 다중 유사 구성요소들 중 하나를 나타내기 위한 참조 번호와 연관된다. 기존 서브 라벨에 대한 지정없이 참조 번호가 참조될 때, 모든 상기 다중 유사 구성요소들을 참조하는 것으로 의도된다.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 DC 모터 제어기의 개략도.

도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 재사용된 간격 생성기를 포함하는 DC 모터 제어기의 블록도.

도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 주기 검출기 및 타임아웃 카운터의 블록도.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 시작 모터 개시 방법을 기술하는 흐름도.

본 발명은 DC 모터들, 및 특히 판독/기입 헤드 어셈블리에 관련하여 자기 저장 매체를 회전시키기 위하여 사용된 DC 모터의 제어에 관한 것이다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 고정자에 관련하여 회전자 자석들의 시작 위치를 센싱하기 위하여 새로운 알고리즘을 적용함으로써 상기된 강요 상태 방법의 단점들을 방지한다. 이런 정보에 기초하여, 초기 정류 상태는 선택되고 역방향으로 연관된 모터가 시작하기 위한 잠재성을 제한한다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예들 은 판독/기입 헤드 어셈블리가 파킹된 하드 디스크 드라이브 원판에 손상 잠재성을 제한한다. 몇몇 경우들에서, 시작 위치 센싱은 모터에 작은 전류를 인가하고 미리 결정된 문턱값으로 전류들을 상승시키기 위하여 요구된 시간을 결정함으로써 수행된다. 작은 전류들을 유도하는 것은 예를 들어 제한된 기간에 걸쳐 모터에 고정된 전압을 인가함으로써 수행될 수 있다. 이것은 포함된 모터 권선들을 횡단하는 상승 전류(ramping current)를 유도한다. 미리 결정된 전류 문턱값으로 상승시키기 위하여 요구된 시간은 각각의 정류 상태에서 측정된 바와 같은 모터 권선들의 인덕턴스에 비례하는 값을 제공한다. 이런 인덕턴스는 모터의 시작 회전자 위치에 따라 변화한다. 몇몇 경우들에서, 전류는 양 및 음의 방향 모두로 모터의 3개의 단자들의 쌍들을 가로질러 유도되어, 6개의 인덕턴스 측정값들이 생긴다. 양 및 음의 인가된 전압들의 3개의 쌍들에 대한 인덕턴스 측정값들은 DC 모터의 시작 회전자 위치를 결정하기 위하여 비교된다.

본 발명의 다양한 실시예들은 DC 모터 제어기들을 제공한다. DC 모터 제어기들은 복수의 위상들을 포함하는 DC 모터와 연관된 기간을 검출하기 위하여 동작하는 주기 검출기를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, 구 "주기 검출기"는 연관된 머신 또는 장치의 동작 사이클을 결정할 수 있는 임의의 회로, 장치 또는 시스템을 의미하기 위하여 가장 넓은 측면에서 사용된다. 본 원에 기초하여, 당업자는 본 발명의 실시예들에 따라 주기 검출기들로서 사용될 수 있는 다양한 회로들, 장치들 및 시스템들을 인식할 것이다. 예를 들어, 당업자는 하드 디스크 드라이브 시스템들에서 현재 개발된 주기 검출기들이 사용될 수 있는 것을 인식할 것이다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "위상"은 임의의 동작 부분을 의미하기 위하여 가장 넓은 측면에서 사용된다. 따라서, 예를 들어 위상은 삼상 DC 모터 중 하나의 위상일 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다. DC 모터는 복수의 정류 상태들에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하는 것을 포함한다. 몇몇 경우들에서, 전류를 유도하는 것은 대응하는 전류를 유도하기 위하여 하나의 위상 또는 권선들의 쌍 양단에 전압을 인가함으로써 달성된다. 본 원에 기초하여, 당업자는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 하나의 위상에 전류를 인가하기 위하여 사용될 수 있는 다른 방법들을 인식할 것이다.

상기된 실시예들의 몇몇 경우들에서, 간격 생성기가 사용된다. 상기 간격 생성기는 다수의 간격들로 주기 검출기에 의해 검출된 기간을 분리하기 위하여 사용될 수 있다. 게다가, 간격 생성기는 업/다운 카운터를 제공하기 위하여 재구성될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 구 "업/다운 카운터"는 가장 넓은 측면에서 증가 및 감소 모두를 수행할 수 있는 임의의 장치를 의미하는 것으로 사용된다. 상기된 제어기 실시예들은 업/다운 카운터를 시작하고, 제 1 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 및 전류가 제 1 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 증가하기 위하여 동작하는 초기 정류 상태 제어기를 더 포함한다. 추가로, 초기 정류 상태 제어기는 제 2 정류 상태에 따라 복수의 위상들의 전류를 유도하고, 및 전류가 제 2 정류 상태의 문턱값을 도달할 때까지 업/다운 카운터를 감소시키기 위하여 동작한다. 업/다운 카운트를 증가 및 이어서 감소시킴으로써 도달되는 부호 비트는 저장되고, 목표된 초기 정류 상태를 결정하기 위하 여 사용된다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 DC 모터 제어기(100)가 도시된다. DC 제어기(100)는 부호 비트들의 3비트 어레이를 홀딩하기 위하여 설계된 레지스터(112), 전류 문턱값(157)을 홀딩하기 위하여 설계된 레지스터(113), 및 타임아웃 값(153)을 홀딩하기 위하여 설계된 레지스터(114)를 포함하는 제어 회로(110)를 포함한다. 프로그램 가능한 전류 문턱값을 형성함으로써 넓은 범위의 DC 모터들 및/또는 연관된 하드 디스크 드라이브들이 제어될 수 있다. 제어 회로(110) 외에, DC 모터 제어기(100)는 업 카운터(152), 타임아웃 검출기(115), 업/다운 카운터(156), 디지털 대 아날로그 컨버터(158), 및 정류 상태 검출기(120)를 포함한다. 정류 상태 검출기(120)는 3상 DC 모터(164)의 다양한 위상들(즉, 권선들(191, 193, 195))에 전압의 직접적인 인가로, 레지스터(112)에 유지되고 레지스터(112)의 부호 비트 어레이에 적어도 부분적으로 기초하는 부호 비트 어레이를 디코딩하기 위하여 동작하는 디코딩 회로(160)를 포함한다. 특히, 디코딩 회로(160)는 대응하는 시퀀스에서 모터(164)에 전력 인가를 유발하는 순차적인 방식으로 트랜지스터들(171,172,173,174,175,176)의 게이트들을 구동한다.

제어 회로(110)는 범용 처리기 또는 본 원에 개시된 애플리케이션에 대해 매우 잘 맞추어진 처리기일 수 있다. 본 발명의 하나의 특정 실시예에서, 제어 회로(110)는 업 카운터(152), 업/다운 카운터(156), 디지털 대 아날로그 컨버터(158), 멀티플렉서(150), 및 정류 상태 검출기(120)에 대한 제어 출력들을 제공하는 상태 머신이다. 특히, 제어 회로(110)는 레지스터(113)를 통해 전류 제한 문 턱값(157) 및 레지스터(114)를 통해 타임아웃 값(153)으로 동적으로 또는 정적으로 프로그램된다. 몇몇 실시예들에서, 전류 제한 문턱값(157) 및 타임아웃 값(153)은 7 비트 수들이다. 그러나, 본 원에 기초하여, 당업자는 다른 수의 비트들이 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 문턱값들 및/또는 타임아웃 값들을 나타내기 위하여 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

게다가, 제어 회로(110)는 업 카운터(152)로 전력 업 리셋 신호(141), 로드 제어 신호(142) 및 증가 인에이블 신호(143); 업/다운 카운터(156)로 증가 신호(144), 감소 신호(145) 및 전력 업 리셋 신호(146); 및 레지스터(112)를 통하여 정류 상태 검출기(120)로 부호 비트 어레이 값(147)을 제공한다. 정류 상태 검출기(120)는 부호 비트 어레이 값(147)을 디코딩하도록 동작하고 트랜지스터들(171-176)을 통하여 모터(164)에 전력의 초기 인가를 제어하기 위한 디코딩된 값에 기초하는 디코딩 회로(160)를 포함한다. 게다가, 정류 상태 검출기(120)는 모터(164)의 권선들(191,193,195)에서 유도된 전류를 센싱하기 위하여 동작하고, 디지털 대 아날로그 컨버터(158)를 통하여 제공된 전류 제한 문턱값(157)의 아날로그 표현(159)과 수신된 전류를 비교하기 위하여 동작하는 전류 검출 회로(125)를 포함한다. 상기된 기능을 수행하기 위하여, 전류 검출 회로(125)는 두 개의 다른 트랜지스터들(181,182)의 게이트들을 공급하는 입력(180)을 포함한다. 트랜지스터들(181,182)의 소스들은 비교기(162)의 각각의 입력들에 공급한다. 게다가, 트랜지스터(181)의 소스는 각각의 트랜지스터들(171,173,175)의 드레인들에 전기적으로 결합되고, 이에 따라 모터(164)의 동작을 유발하도록 정류 상태들에 따라 궁극적으 로 권선들(191,193,195)을 횡단하는 전류를 구동한다. 트랜지스터들(181,182)의 드레인들은 각각 전기적으로 전력 소스(183)에 결합된다.

동작시, DC 모터 제어기(100)는 모터(164)의 정류 상태를 처음에 결정한다. 이것은 모터(164)의 각각의 위상들에 전류를 유도하고(예를 들어, 전압 인가) 유도된 전류와 연관된 인덕턴스를 센싱함으로써 행해진다. 특히, 업 카운터(152)는 제어 회로(110)가 로드 제어 신호(142)를 제공할 때 영으로 로딩된다. 동시에, 영의 입력은 멀티플렉서(150)로부터 선택되고 업/다운 카운터(156)는 제어 회로(110)가 로드 신호(148)를 제공할 때 이들 영들로 로딩된다. 추후, 제어 회로(110)는 업 카운터(152) 및 업/다운 카운터(156)가 증가 인에이블 신호(143) 및 증가 인에이블 신호(144)를 제공함으로써 카운팅을 시작하게 한다. 게다가, 제어 회로(110)는 다이오드 회로(160)에 명령하여 전압이 제 1 방향으로 권선들(191,193) 횡단 전류를 유도하는 양단 권선들(191,193)에 인가되게 한다. 업/다운 카운터(156)는 권선들(191,193)에 유도된 전류가 전류 제한 문턱값(157)의 아날로그 표현(159)과 거의 동일할 때까지 상향으로 카운트한다. 상기된 비교의 만족도는 신호(199)에 의해 제어 회로(110)에 표시된다.

신호(199)의 제공시, 업 카운터(152)는 제어 회로(110)가 로드 제어 신호(142)를 제공할 때 영들로 다시 로딩된다. 게다가, 제어 회로(110)는 타임아웃 카운터(152)가 증가 인에이블 신호(143)를 제공함으로써 증가되게 하고, 제어 회로는 업/다운 카운터(156)가 감소 인에이블 신호(145)를 제공함으로써 감소되게 한다. 게다가, 제어 회로(110)는 디코딩 회로(160)에 명령하여 전압이 이전에 유도 된 전류와 반대 방향으로 권선들(191,193) 양단 전류를 유도하는 권선들(191,193) 양단에 인가되게 한다. 업/다운 카운터(156)는 그 다음 권선들(191,193)에서 유도된 전류가 전류 제한 문턱값(157)의 아날로그 표현(159)과 거의 동일할 때까지 카운트를 감소시킨다. 상기된 비교의 만족도는 신호(199)에 의해 제어 회로(110)에 다시 표시된다. 신호(199)의 제공 후, 제어 회로(110)는 업/다운 카운터(156)로부터의 부호 비트를 레지스터(112)의 한 비트에 저장한다. 임의의 시간에, 만약 업 카운터(152)가 몇몇 미리 결정된 값을 초과하면, 회로 에러가 표시되고 시작 처리는 타임아웃된다.

업/다운 카운터를 증가 및 감소시키는 상기된 처리는 권선들(193,195) 양단 및 그 다음 권선들(195,191) 양단 전류를 유도함으로써 반복되고; 업/다운 카운터(156)로부터의 결과적인 부호 비트들은 레지스터(112)에 유지된 어레이의 각각의 비트들로서 저장된다. 레지스터(112)의 부호 비트들은 모터(164)의 현재 정류 상태를 결정하기 위하여 부호 비트들을 디코딩하는 디코딩 회로(160)에 제공된다. 이런 현재 정류 상태는 모터(164)에 대한 초기 정류 상태를 선택하기 위하여 사용될 수 있다. 3개의 위상 모터들에 대해, 정류 상태는 현재 정류 상태가 선택된 후 하나 또는 두 개의 상태들을 가진다. 디코딩 회로(160)는 결정된 정류 상태에 기초하여 선택된 정류 상태에서 시작하는 모터(164)와 연관된 정류 상태들을 통하여 시퀀싱을 시작할 수 있다. 이런 방식으로, 부적당하게 선택된 초기 정류 상태로 인한 모터(164)의 역전 가능성은 감소된다.

트랜지스터(182)는 모터(164)의 각각의 위상에서 전류를 센싱하기 위하여 설 계된다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 전류 센싱은 접지 또는 트랜지스터들(171-176)의 전력 공급 접속부와 직렬로 센싱 저항기를 부가함으로써 달성된다. 이런 저항기 양단 전압은 임의의 모터 위상들을 통하여 전류의 측정값으로서 센싱될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 상기 센싱 저항기의 사용은 몇몇 단점들을 초래할 수 있다. 특히, 부가적인 센싱 저항기는 저항기 양단 전압 강하로 인해 전력을 낭비한다. 게다가, 부가된 센싱 저항기는 트랜지스터들(171-176)이 공통 접지 또는 공급 핀에 접속하지 않는 경우 부가적인 패키지 핀들을 요구할 수 있다. 게다가, 센싱 저항기는 부가적인 비용 및 보드 레이아웃 공간을 요구할 수 있다. 선택적으로, 저항기가 반도체 다이 상에서 구현되는 경우, 전력 및 다이 면적 모두를 낭비한다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 비상 해제 상황 동안 전력원으로부터 상부 트랜지스터들(171 내지 173)을 접속해제하는데 사용된 트랜지스터(181) 양단에 생성된 전압을 이용함으로써 이러한 잠재적 한계들을 해결한다. 트랜지스터(182)는 절연 트랜지스터로서 동작하지만, 영역에서 몇몇 팩터만큼 스케일되는 트랜지스터(181)와 매칭하는 센싱 MOSFET이다. 하나의 특정 실행에서, 스케일링 팩터는 1000이다. 트랜지스터(181) 및 트랜지스터(182)는 공통 게이트 및 드레인을 가질 수 있지만, 다른 소스들을 가진다. 전류가 트랜지스터(182)로부터 나오면, 트랜지스터(181)의 소스 전압은 트랜지스터(181)를 통과한 전류가 스케일 팩터(예를 들어, 1000)가 곱해진 트랜지스터(182)의 전류와 동일할 때를 결정하기 위하여 트랜지스터(182)의 소스 전압에 대해 비교될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 비교기(162)는 전류 문턱값 레지스터(113)에 포함된 프로그램 가능한 문턱값에 대해 트랜지스터(181)를 통과한 전류를 비교한다. 전류 문턱값 레지스터(113)로부터의 값은 트랜지스터(182)로부터의 전류를 싱크하는 전류 소스를 제어한다. 전류 제한 문턱값은 트랜지스터(181)의 소스 전압이 트랜지스터(182)의 소스 전압 아래로 떨어질 때 도달되어, 비교기(162)가 신호(199)를 제공하게 한다. 이것은 전력을 낭비하거나, 핀들 또는 비용을 부가하지 않고 최소로 요구된 회로로 전류를 검출하기 위한 방법을 제공한다. 트랜지스터(181) 양단에 생성된 작은 전압들로 인해, 몇몇 경우들에서 비교기(162)가 오프셋을 제거하기 위하여 자동 영 기능을 포함하는 주의되어야 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 재사용된 간격 생성기를 포함하는 DC 모터 제어기(200)의 블록도가 도시된다. DC 모터 제어기(200)는 종래 기술에 공지된 복수의 엘리먼트들을 포함한다. 상기 엘리먼트들은 미국특허 7,034,478에 보다 완전히 논의된다. 상기된 특허는 모든 목적들을 위하여 참조로써 여기에 통합된다. DC 모터 제어기(200)는 예를 들어 하드 디스크 드라이브 스핀들 모터(264)를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. DC 모터 제어기(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 접속된 모터 드라이버들(245), 정류 제어부(235), 저항기들(RV 및 RW), 비교기(250), 영 교차 생성기(240), 결합된 주기 검출기 및 타임아웃 카운터(205), 결합된 간격 생성기 및 업/다운 카운터(210), 상태 시퀀서(215), 룩업 테이블(225), 주문형 곱셈기(220), 및 펄스 폭 변조(PWM) 생성기(230)를 포함할 수 있다.

스핀들 모터(264)는 각각의 권선(291,293,295)과 각각 연관된 3개의 단자들 을 가진 3상 DC 모터이다. 모터 드라이버들(245)은 모터 전력 공급 단자(VM) 또는 접지 단자(GND)에 모터 권선들(291,293,295)을 접속하기 위하여 하프 브리지 스위치들을 사용할 수 있다. 정류 제어부(235)는 모터 드라이버들(245)을 제어하여 스핀들 모터(264)의 권선들을 통하여 선택된 파형들을 가진 전류를 생성한다.

스핀들 모터(264)가 회전할 때, 정류 제어부(235)는 종래 기술에서 공지된 바와 같이 스핀들 모터(264)의 움직임을 유지하기 위하여 상태 시퀀서(215)로부터 입력에 기초하여 권선들(291,293,295)에 전력을 인가를 시퀀스하기 위하여 동작한다. 이런 조건에서, 결합된 주기 검출기 및 타임아웃 카운터(205)는 종래 기술에서 공지된 바와 같이 스핀들 모터(264)의 주기를 결정하도록 동작하고, 결합된 간격 생성기 및 업/다운 카운터(210)는 종래 기술에서 공지된 바와 같이 보다 작은 서브 기간들 또는 간격으로 결정된 기간을 분해하기 위하여 동작한다.

대조하여, 스핀들 모터(264)의 시작 이전에, 결합된 주기 검출기 및 타임아웃 카운터(205)는 타임아웃 에러 조건을 생성하기 위하여 동작한다. 상기 타임아웃 에러 조건은 예를 들어 전류 문턱값(도 1과 관련하여 상기된 바와 같이)이 너무 높게 설정되는 경우 발생한다. 결합된 간격 생성기 및 업/다운 카운터(210)는 업/다운 카운터로서 동작한다. 업/다운 카운터는 스핀들 모터(264)에 대한 최적의 시작 정류 상태를 결정하기 위하여 정류 제어부(235) 및 상태 시퀀서(215)에 관련하여 사용된다. 몇몇 경우들에서, 이런 최적의 정류 상태는 모터의 시작 시 스핀들 모터(264)의 방향이 반대로 되는 것을 방지하기 위해 선택된다. 일단 초기 정류 상태가 식별되면, 결합된 주기 검출기 및 타임아웃 카운터(205) 및 결합된 간격 생 성기 및 업/다운 카운터(210)의 기능들은 스핀들 모터 영 교차 주기들, 및 간격 생성을 측정하고 캡쳐하는 다른 기능으로 복귀한다. 따라서, 본 발명의 몇몇 실시예들은 단지 최소의 회로만을 요구하면서, 제어하에서 모터의 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 제공한다. 이것은 제어 하에서 모터의 시작 동안 기본이 아닌 처음 정류 상태에 대한 회로를 재사용함으로써 행해진다.

동작시, 모터 드라이버들(245)은 권선들(291,293,295) 양단 전압을 인가하고 문턱값에 도달하기 위하여 권선들의 대응하는 전류에 대하여 요구된 시간을 모니터한다. 특히, 제 1 경우(280)는 권선들(291,293) 양단 주지된 방향으로 전압을 인가하는 것을 포함한다. 업/다운 카운터(210)는 모니터된 전류가 미리 결정된 문턱값에 이를 때까지 카운트를 업한다. 이때, 모터 드라이버들(245)은 모니터된 전류가 미리 결정된 문턱값에 이를 때까지 업/다운 카운터가 감소되는 제 2 경우(281)의 전류 방향을 유발한다. 이 시점에서, 증가 및 감소 후 남아있는 업/다운 카운터(210)의 값의 부호 비트는 부호 비트 어레이(212)에 저장된다. 이런 처리는 제 3 경우(282) 및 제 4 경우(283)에 대해 반복되고, 결과적인 부호 비트는 부호 비트 어레이(212)에 다른 비트로서 저장되고; 및 제 5 경우(284) 및 제 6 경우(285)에 대해 반복되고, 결과적인 부호 비트는 부호 비트 어레이(212)에 또 다른 비트로서 저장된다. 저장된 부호 비트들은 상태 시퀀서(215)에 의해 디코딩될 수 있고 스핀들 모터(264)에 대한 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 사용된다. 몇몇 경우들에서, 업/다운 카운터를 증가 및 감소시키는 처리는 쌍과 연관된 부호 비트가 저장되기 전에 각각의 정류 상태들의 쌍에 대해 다수 회 반복된다. 다수 회 처리를 반복 하는 것은 증가 및 감소 처리 동안 수신될 수 있는 임의의 이례적인 카운트들을 평균화함으로써 필터로서 작동한다. 하나의 특정한 경우에서, 상기 처리는 정류 상태들의 각각의 쌍에 대해 16번 반복된다. 이런 평균 처리는 모터(264)의 시작 전에 필수적인 회로의 재사용을 통하여 달성될 수 있다. 몇몇 경우들에서, 이런 평균화 처리는 회로(200)가 정류 상태들 사이에서 작은 인덕턴스 차이들을 신뢰성있게 분석할 수 있게 한다. 부호 비트 대신 업/다운 카운터의 실제 값이 저장 및 사용될 수 있는 것이 주의되어야 한다.

도 3을 참조하면, 예시적인 결합된 주기 검출기 및 인덕턴스 측정 회로(305)의 블록도가 도시된다. 여기에 제공된 논의에 기초하여, 당업자는 상기된 결합 회로들의 이중 기능들을 수행하기 위하여 실행될 수 있는 다른 회로들을 인식할 것이다. 결합된 주기 검출기 및 인덕턴스 측정 회로(305)는 카운터(344), 클럭 분할기(342), 업/다운 카운터(346) 및 멀티플렉서(380)를 포함한다. 동작시, 상태 입력(390)은 결합된 주기 검출기 및 인덕턴스 측정 회로(305)가 멀티플렉서(380)를 통하여 적당한 입력들을 선택함으로써 주기 검출기로서 동작하는지 인덕턴스 측정 회로로서 동작하는지를 선택한다.

주기 검출기(즉, 상태(390)이 로우로 제공됨)로서 동작하도록 구성될 때, 로드 제어 신호(142)는 업 카운터(344)가 주기 측정 시작시 영으로 시작되도록 제공된다. 클럭 분할기(342)는 3개의 시스템 클럭(360)의 클럭들 후마다 인에이블 신호(143)를 펄싱하고, 따라서 업 카운터(344)는 제 3 시스템 클럭(390)마다 증가된다. 추가로, 업 카운터(344)는 영 교차가 검출되는 각각의 시간(즉, 영 교차 신 호(350)가 제공되는 각각의 시간) 영이 재로딩된다. 또한, 영 교차가 검출될 때마다, 업 카운터(344)의 출력은 업/다운 카운터(346)로 래치된다. 이런 방식으로, 영 교차들 사이의 주기를 표현하는 카운트가 연속적으로 얻어지고, 업/다운 카운터(346)로부터 T_ROT(370)에서 계속 이용된다.

대조하여, 인덕턴스 측정 회로(즉, 상태(390)가 하이로 제공됨)로서 동작하도록 구성될 때, 로드 제어 신호(142)는 영들이 업 카운터(344) 및 업/다운 카운터(346) 모두에 로딩되게 한다. 그 다음 업 카운터(344)는 클럭 분할기(342)에 의해 제공된 바와 같이 시스템 클럭(360)의 제 3 클럭 마다 증가한다. 업 카운터(344)의 리셋은 파워 업 시에만 사용된다. 업 카운터(344)의 최상위 비트들은 타임아웃 검출부(115)에 의해 타임아웃 레지스터(114)와 비교되는 타임아웃 에러 신호(395)로서 작동한다. 따라서, 업 카운터가 업 카운터(344)의 최상위 비트들을 토글하기(toggle) 위하여 취해진 것보다 긴 기간 동안 카운트하도록 허용되는 경우, 타임아웃 에러가 표시된다. 이전에 논의된 바와 같이, 이런 타임아웃 에러는 문턱값에 도달하기 위하여 인가된 전류를 기다리는데 소비하는 시간 양을 제한하기 위해 사용된다. 업 카운터(344)는 제 3 클럭 마다 증가하고, 업/다운 카운터는 과전류 신호가 제공될 때까지 매 클럭 마다 증가한다.

동작시, 업/다운 카운터(346)는 증가 신호(144)가 제공될 때 카운트 업하고 감소 신호(145)가 제공될 때 카운트 다운한다. 업/다운 카운터(346)의 출력은 부호 비트 어레이(112)에 카운터의 적어도 최상위 비트를 제공하는 제어 블록(110)에 제공된다. 통상적인 동작 시, 업/다운 카운터를 리셋한 후, 양의 전압들이 모터 권선 쌍에 인가될 때마다 업 카운터로서 구성되고 음의 전압들이 리셋을 방해하지 않고 모터 권선 쌍에 인가될 때마다 다운 카운터로서 구성된다. 따라서, 한 쌍의 정류 상태들을 검사한 후, 업/다운 카운터는 양의 전압과 연관된 인덕턴스 측정값 및 음의 전압과 연관된 인덕턴스 측정값 사이의 차이(즉, 경우 0 - 경우 1, 경우 2 - 경우 3, 또는 경우 4 - 경우 5)를 나타내는 수를 포함한다.

도 4를 참조하여, 흐름도(400)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 초기 모터 시작을 위한 방법을 도시한다. 흐름도(400)를 따라, 제어 회로 시작이 수행된다(블록 405). 이것은 업/다운 카운터로서 동작하기 위하여 업/다운 카운터(346)를 구성하고, 타임아웃 카운터로서 동작하기 위하여 결합된 주기 검출기 및 타임아웃 카운터(344)를 구성하는 것을 포함한다. 게다가, 레지스터(113)는 목표된 전류 문턱값(157)으로 초기화되고, 레지스터(114)는 목표된 타임아웃 값(153)으로 초기화된다. 업 카운터는 로드 인에이블 신호를 제공함으로써 영들로 로딩되고, 업/다운 카운터는 로드 신호를 제공함으로써 영들로 로딩된다(블록 410). 전류는 그 다음 하나의 정류 상태에 따라 모터(164)에 유도된다(블록 415). 따라서, 예를 들어 전압은 권선들(191,193) 양단에 인가되어 전류는 양의 방향으로 흐른다. 전류가 유도된 후(블록 415), 모터(164)는 전류 문턱값에 도달되었는지(블록 420)를 결정하기 위하여 모니터된다. 특정 실행에서, 하나의 샷은 전류 제한이 달성될 때마다 트리거된다. 몇몇 경우들에서, 일단 전류 제한에 도달되면, 모터(164)와 연관된 스핀들 드라이버들은 모터를 통하여 과도한 전류를 방지하기 위하여 턴오프된다. 스핀들 드라이버들은 다음 정류 상태가 선택되고 하기와 같이 검사될 때까지 오프를 유지한다. 전류 문턱값에 아직 도달되지 않은 경우(블록 420), 업/다운 카운터는 업데이트된다(블록 425). 이런 업데이트는 정류 상태가 짝수(예를 들어, 양의 전류들에 대해 0,2,4)일 때 업/다운 카운터를 증가하고, 정류 상태가 홀수(예를 들어, 음의 전류들에 대해 1,3,5)일 때 업/다운 카운터를 감소시킨다. 따라서, 정류 상태들의 각각의 쌍(예를 들어, 0 및 1, 2 및 3, 4 및 5) 동안, 업/다운 카운터는 증가 및 감소된다.

일단 전류 문턱값에 도달되면(블록 420), 정류 상태가 짝수인지 결정된다(블록 430). 정류 상태가 짝수일 때(블록 430), 정류 상태는 증가된다(즉, 0에서 1로, 2에서 3으로, 또는 4에서 5로)(블록 445). 게다가, 업/다운 카운터는 증가에서 감소로 스위칭된다. 시간 기간은 모터(164) 권선들의 에너지가 완전히 방전되게 한다(블록 450). 일단 에너지가 방전되면(블록 450), 전류는 증가된 정류 상태에 따라 모터(164)상에 유도된다(블록 415). 따라서, 예를 들어 전압이 이전에 권선들(191,193)에 인가되어 전류가 양의 방향으로 흐르는 경우, 이제 반대 전압이 인가되고 전류는 음의 방향으로 흐를 수 있다. 전류가 유도된 후(블록 415), 모터(164)는 전류 문턱값에 도달되는지를 결정하기 위하여 모니터된다(블록 420). 전류 문턱값에 도달되지 않은 경우(블록 420), 업/다운 카운터는 업데이트된다(블록 425). 이 경우, 이전 정류 상태는 업/다운 카운터를 증가시키는 것을 요구하면, 이런 정류 상태는 업/다운 카운터를 감소시키는 것을 요구한다.

일단 전류 문턱값에 도달되면(블록 420), 정류 상태가 짝수인지 결정된다(블 록 430). 이 경우, 이전 정류 상태가 짝수인 경우, 현재 정류 상태는 홀수일 것이다. 따라서, 평균화 문턱값이 부합되는지 결정된다(블록 435). 몇몇 경우들에서, 평균화 문턱값은 정류 상태가 복수번 검사되게 한다. 하나의 경우에서, 평균화 문턱값은 16이다. 평균화 문턱값에 아직 도달되지 않은 경우(블록 435), 평균화 문턱값 카운터는 증가되고(블록 440), 정류 상태는 감소되고(즉, 현재 정류 상태 쌍의 제 1 정류 상태로 리셋됨)(블록 447), 및 블록들(415 내지 450)의 처리들은 평균 문턱값 카운트가 도달될 때까지 반복된다. 일단 평균화 문턱값 카운트가 도달되면(블록 435), 업/다운 카운터의 부호 비트(즉, 최상위 비트)는 이전에 검사된 정류 상태 쌍과 관련하여 저장된다(블록 455).

그 다음 최종 정류 상태 쌍이 검사되었는지 결정된다(블록 460). 이것은 현재 정류 상태가 5일 때 6 개의 정류 상태들(즉, 상태들 0-5)을 가진 시스템에 대해 발생할 것이다. 최종 정류 상태가 아직 검사되지 않은 경우(블록 460), 시간 기간은 이전에 유도된 전류가 완전히 방전되게 한다(블록 467). 이런 증가는 다음 정류 상태 쌍이 현재 정류 상태 쌍이 되게 한다. 적절한 선택으로 인해, 블록들(410-460)의 처리들은 다음 정류 상태 쌍에 대해 반복되고, 다음 정류 상태 쌍에 대해 설계된 위치에 부호 비트가 저장되게 한다(블록 455).

일단 최종 정류 상태 쌍이 검사되면(블록 460), 정류 상태 쌍들과 연관된 저장된 부호 비트들은 모터(164)의 역방향 회전 가능성을 제한할 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 디코딩된다(블록 470). 여기서, 예를 들어, 3개의 부호 비트들은 단일의 3 비트 워드로 연결되고, 간단한 디코딩이 수행될 수 있다. 다음 표 1은 대응하는 전류 위치와 함께 예시적인 3개의 부호 비트 출력을 나타낸다.

정류 쌍 1 부호 비트	정류 쌍 2 부호 비트	정류 쌍 3 부호 비트	현재 정류 상태
0	0	0	6
0	0	1	2
0	1	0	부정(디폴트 4)
0	1	1	3
1	0	0	4
1	0	1	부정(디폴트 4)
1	1	0	5
1	1	1	1

표 1 - 정류 상태 쌍 부호 비트들 디코딩

일단 디코딩이 완료되면, 모터(164)가 즉각적으로 스핀업될지(블록 475), 또는 초기 정류 상태가 모터(164)에 의해 구동되는 디스크의 사용자에게만 제공될지가 결정된다. 디스크가 즉각적으로 스핀업되는 경우(블록 475), 전력은 결정된 초기 정류 상태에 인가되고, 모터(164)는 회전을 시작한다(블록 480). 하나의 특정 경우, 정류 상태는 현재 검출된 위치가 선택된 후 두 개의 상태들을 가진다. 본 발명의 다른 실시예들은 현재 위치 다음 정류 상태인 하나의 상태를 선택한다. 아무튼, 초기 정류 상태는 모터(164)에 의해 구동되는 디스크의 사용자에게 제공된다(블록 485).

결론적으로, 본 발명은 DC 모터를 제어하기 위한 새로운 시스템들, 장치들, 방법들 및 배열들을 제공한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들의 상세한 설명들이 상기 제공되었지만, 다양한 대안들, 변형들, 및 등가물들은 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 상기 상세한 설명은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 취해져서는 안된다.

Claims

DC 모터 제어기로서,

주기 검출기로서, 상기 주기 검출기는 DC 모터와 연관된 기간을 검출하기 위하여 동작하고, 상기 DC 모터는 전류가 복수의 정류 상태들(commutation states)에 따라 인가되는 복수의 위상들을 포함하고, 상기 복수의 정류 상태들은 적어도 제 1 정류 상태 및 제 2 정류 상태를 포함하는, 상기 주기 검출기; 및

초기 정류 상태 제어기로서,

업/다운 카운터를 시작하고,

상기 제 1 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 1 전류를 유도하고,

상기 제 1 전류가 상기 제 1 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 증가시키고,

상기 제 2 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 2 전류를 유도하고,

상기 제 2 전류가 상기 제 2 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 감소시키고,

상기 업/다운 카운터의 부호 비트를 저장하고, 및

적어도 부분적으로 상기 업/다운 카운트의 부호 비트에 기초하여 목표된 초기 정류 상태를 결정하기 위하여 동작하는, 상기 초기 정류 상태 제어기를 포 함하는, DC 모터 제어기.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 정류 상태 및 상기 제 2 정류 상태는 제 1 정류 상태 쌍을 형성하고; 상기 카운트의 부호 비트를 저장하는 것은 제 1 정류 쌍과 연관된 제 1 부호 비트로서 상기 부호 비트를 저장하는 것을 포함하고; 상기 복수의 정류 상태들은 제 3 정류 상태, 제 4 정류 상태, 제 5 정류 상태 및 제 6 정류 상태를 더 포함하고; 상기 제 3 정류 상태 및 상기 제 4 정류 상태는 제 2 정류 상태 쌍을 형성하고; 상기 제 5 정류 상태 및 상기 제 6 정류 상태는 제 3 정류 상태 쌍을 형성하고; 및 상기 초기 정류 상태 제어기는:

상기 업/다운 카운터를 시작하고;

상기 제 3 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 3 전류를 유도하고;

상기 제 3 전류가 상기 제 3 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 증가시키고;

상기 제 4 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 4 전류를 유도하고;

상기 제 4 전류가 상기 제 4 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 감소시키고;

상기 업/다운 카운터의 부호 비트를 저장하고, 여기서 상기 부호 비트는 상기 제 2 정류 쌍과 연관된 제 2 부호 비트로서 저장되고;

상기 제 5 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 제 5 전류를 유도하 고;

상기 제 5 전류가 상기 제 5 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 증가시키고;

상기 제 6 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 제 6 전류를 유도하고;

상기 제 6 전류가 상기 제 6 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 감소시키고;

상기 업/다운 카운터의 부호 비트를 저장하고, 여기서 상기 부호 비트는 상기 제 3 정류 쌍과 연관된 제 3 부호 비트로서 저장되고; 및

상기 제 1 부호 비트, 상기 제 2 부호 비트 및 상기 제 3 부호 비트에 적어도 부분적으로 기초하여 목표된 초기 정류 상태를 결정하도록 동작가능한, DC 모터 제어기.
제 2 항에 있어서,

상기 제어기는 부호 비트 레지스터를 더 포함하고, 상기 제 1 부호 비트, 상기 제 2 부호 비트 및 상기 제 3 부호 비트는 상기 부호 비트 레지스터에서 3 비트 어레이로서 배열되고, 상기 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 것은 상기 3 비트 어레이를 디코딩하는 것을 포함하는, DC 모터 제어기.
제 3 항에 있어서,

상기 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 것은 현재 정류 상태를 결정하는 것을 더 포함하고, 상기 목표된 초기 정류 상태는 상기 현재 정류 상태 이후 적어도 하나의 정류 상태인, DC 모터 제어기.
다중위상, 무브러쉬 DC 모터(polyphase, brushless DC motor)를 제어하기 위한 방법으로서,

DC 모터를 제공하는 단계로서, 상기 DC 모터는 복수의 위상들을 포함하고, 상기 DC 모터를 동작시키는 것은 복수의 정류 상태들에 따라 상기 복수의 위상들의 전류를 유도하는 것을 포함하고, 상기 복수의 정류 상태들은 적어도 제 1 정류 상태 및 제 2 정류 상태를 포함하는, 상기 DC 모터 제공 단계;

카운트를 시작하는 단계;

상기 제 1 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 제 1 전류를 유도하는 단계;

상기 전류가 상기 제 1 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 카운트를 증가시키는 단계;

상기 제 2 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 제 2 전류를 유도하는 단계;

상기 제 2 전류가 상기 제 2 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 카운트를 감소시키는 단계;

상기 카운트의 상기 부호 비트를 저장하는 단계; 및

상기 카운트의 상기 부호 비트에 적어도 부분적으로 기초하여 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 단계를 포함하는, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 정류 상태에 따라 상기 제 1 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운트를 증가시키는 단계, 및 상기 제 2 정류 상태에 따라 상기 제 2 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운터를 감소시키는 단계는 상기 카운트의 상기 부호 비트를 저장하기 전에 프로그램 가능한 횟수 반복되는, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 프로그램 가능한 횟수는 16인, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 제 1 정류 상태 및 상기 제 2 정류 상태는 제 1 정류 상태 쌍을 형성하고; 상기 카운트의 상기 부호 비트를 저장하는 단계는 상기 제 1 정류 쌍과 연관된 제 1 부호 비트로서 상기 부호 비트를 저장하는 단계를 포함하고; 상기 복수의 정류 상태들은 제 3 정류 상태, 제 4 정류 상태, 제 5 정류 상태 및 제 6 정류 상태를 더 포함하고; 상기 제 3 정류 상태 및 상기 제 4 정류 상태는 제 2 정류 상태 쌍을 형성하고; 및 상기 제 5 정류 상태 및 상기 제 6 정류 상태는 제 3 정류 상태 쌍을 형성하고, 상기 방법은,

상기 카운트를 시작하는 단계;

상기 제 3 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 3 전류를 유도하는 단계;

상기 제 3 전류가 상기 제 3 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 카운트를 증가시키는 단계;

상기 제 4 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 4 전류를 유도하는 단계;

상기 제 4 전류가 상기 제 4 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 카운트를 감소시키는 단계;

상기 카운트의 상기 부호 비트를 저장하는 단계로서, 상기 부호 비트는 상기 제 2 정류 쌍과 연관된 제 2 부호 비트로서 저장되는, 상기 저장 단계;

상기 제 5 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 5 전류를 유도하는 단계;

상기 제 5 전류가 상기 제 5 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 카운트를 증가시키는 단계;

상기 제 6 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들의 제 6 전류를 유도하는 단계;

상기 제 6 전류가 상기 제 6 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 카운트를 감소시키는 단계; 및

상기 카운트의 상기 부호 비트를 저장하는 단계로서, 상기 부호 비트는 상기 제 3 정류 쌍과 연관된 제 3 부호 비트로서 저장되는, 상기 저장 단계를 더 포함하는, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 부호 비트, 상기 제 2 부호 비트 및 상기 제 3 부호 비트에 적어도 부분적으로 기초하여 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 단계를 더 포함하는, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 정류 상태에 따라 상기 제 1 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운트를 증가시키는 단계, 및 상기 제 2 정류 상태에 따라 상기 제 2 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운트를 감소시키는 단계는 상기 제 1 부호 비트를 저장하기 전에 프로그램 가능한 횟수 반복되고,

상기 제 3 정류 상태에 따라 상기 제 3 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운트를 증가시키는 단계, 및 상기 제 4 정류 상태에 따라 상기 제 4 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운트를 감소시키는 단계는 상기 제 2 부호 비트를 저장하기 전에 상기 프로그램 가능한 횟수 반복되고; 및

상기 제 5 정류 상태에 따라 상기 제 5 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운트를 증가시키는 단계, 및 상기 제 6 정류 상태에 따라 상기 제 6 전류를 유도하는 단계 및 상기 카운트를 감소시키는 단계는 상기 제 3 부호 비트를 저장하기 전에 프로그램 가능한 횟수 반복되는, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 프로그램 가능한 횟수는 16인, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 부호 비트, 상기 제 2 부호 비트 및 상기 제 3 부호 비트는 3 비트 어레이에 배열되고, 상기 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 단계는 상기 3 비트 어레이를 디코딩하는 단계를 포함하는, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 단계는 현재 정류 상태를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 목표된 초기 정류 상태는 상기 현재 정류 상태 이후 적어도 하나의 정류 상태인, 다중위상 무브러쉬 DC 모터 제어 방법.
DC 모터 시스템으로서,

DC 모터로서, 상기 DC 모터는 복수의 위상들을 포함하고, 상기 DC 모터를 동작시키는 것은 복수의 정류 상태들에 따라 상기 복수의 위상들에 전압을 인가하는 것을 포함하고, 상기 복수의 정류 상태들은 적어도 제 1 정류 상태 및 제 2 정류 상태를 포함하는, 상기 DC 모터; 및

초기 정류 상태 제어기로서, 상기 초기 정류 상태 제어기는 업/다운 카운터를 포함하고, 상기 초기 정류 상태 제어기는:

상기 업/다운 카운터를 시작하고;

상기 제 1 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 전압을 인가하고;

상기 전압에 대응하는 제 1 전류가 상기 제 1 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 증가시키고;

상기 제 2 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 전압을 인가하고;

상기 전압에 대응하는 제 2 전류가 상기 제 2 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 감소시키고;

상기 업/다운 카운터의 상기 부호 비트를 저장하고; 및

상기 업/다운 카운터의 상기 부호 비트에 적어도 부분적으로 기초하여 목표된 초기 정류 상태를 결정하도록 동작가능한, 상기 초기 정류 상태 제어기를 포함하는, DC 모터 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 정류 상태에 따라 상기 전압을 인가하는 것 및 상기 업/다운 카운터를 증가시키는 것, 및 상기 제 2 정류 상태에 따라 상기 전압을 인가하는 것 및 상기 업/다운 카운터를 감소시키는 것은 상기 업/다운 카운터의 상기 부호 비트를 저장하기 전에 프로그램 가능한 횟수 반복되는, DC 모터 시스템.
제 15 항에 있어서,

상기 프로그램 가능한 횟수는 16인, DC 모터 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 제 1 정류 상태 및 상기 제 2 정류 상태는 제 1 정류 상태 쌍을 형성하고; 상기 업/다운 카운터의 상기 부호 비트를 저장하는 것은 상기 제 1 정류 쌍과 연관된 제 1 부호 비트로서 상기 부호 비트를 저장하는 것을 포함하고; 상기 복수의 정류 상태들은 제 3 정류 상태, 제 4 정류 상태, 제 5 정류 상태 및 제 6 정류 상태를 더 포함하고; 상기 상기 제 3 정류 상태 및 상기 제 4 정류 상태는 제 2 정류 상태 쌍을 형성하고; 상기 제 5 정류 상태 및 상기 제 6 정류 상태는 제 3 정류 상태 쌍을 형성하고, 상기 초기 정류 상태 제어기는:

상기 업/다운 카운터를 시작하고;

상기 제 3 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 상기 전압을 인가하고;

상기 전압에 대응하는 제 3 전류가 상기 제 3 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 카운트를 증가시키고;

상기 제 4 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 상기 전압을 인가하고;

상기 전압에 대응하는 제 4 전류가 상기 제 4 정류 상태의 상기 문턱값에 도 달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 감소시키고;

상기 업/다운 카운터의 상기 부호 비트를 저장하고, 상기 부호 비트는 상기 제 2 정류 쌍과 연관된 제 2 부호 비트로서 저장되고;

상기 제 5 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 상기 전압을 인가하고;

상기 전압에 대응하는 제 5 전류가 상기 제 5 정류 상태의 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 증가시키고;

상기 제 6 정류 상태에 따라 상기 복수의 위상들에 대해 상기 전압을 인가하고;

상기 전압에 대응하는 제 6 전류가 상기 제 6 정류 상태의 상기 문턱값에 도달할 때까지 상기 업/다운 카운터를 감소시키고; 및

상기 업/다운 카운터의 상기 부호 비트를 저장하기 위하여 동작가능하고, 상기 부호 비트는 상기 제 3 정류 쌍과 연관된 제 3 부호 비트로서 저장되는, DC 모터 시스템.
제 17 항에 있어서,

상기 초기 정류 상태 제어기는 상기 제 1 부호 비트, 상기 제 2 부호 비트 및 상기 제 3 부호 비트에 적어도 부분적으로 기초하여 목표된 시작 정류 상태를 결정하기 위하여 동작가능한, DC 모터 시스템.
제 16 항에 있어서,

상기 시스템은 부호 비트 레지스터를 더 포함하고, 상기 제 1 부호 비트, 상기 제 2 부호 비트 및 상기 제 3 부호 비트는 상기 부호 비트 레지스터에서 3 비트 어레이로서 배열되고, 상기 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 것은 상기 3 비트 어레이를 디코딩하는 것을 포함하는, DC 모터 시스템.
제 19 항에 있어서,

상기 목표된 초기 정류 상태를 결정하는 것은 현재 정류 상태를 결정하는 것을 더 포함하고, 상기 목표된 초기 정류 상태는 상기 현재 정류 상태 이후 적어도 하나의 정류 상태인, DC 모터 시스템.
제 17 항에 있어서,

전류 문턱값에 도달되었다고 결정하는 것은 트랜지스터 양단 전압 강하를 센싱함으로써 도달되는, DC 모터 시스템.