TW405292B - Method and circuit for braking a disk drive - Google Patents

Description

經濟部中央橾準局貝工消費合作社印輦 405292 Αν "〜-----— R7 五、發明説明（y ^-- 發明背景 發明領域 本發明係相關於結合用在電腦相關應用的磁碟機形態的 方法與裝置的改良，更特定用在電源故障賴似情形發生時制動 這種磁碟之方法m更妓於在4夠延如讓磁碟機讀/寫 頭適當的拉回後制動磁碟電動機轉軸的方法與裝置的改良。 相關背景 在硬碟機的動作中，例如電腦應用中，通常採用某些協 定來控制旋轉磁碟機的電動機制動。在一般的動作中，一硬碟機 有—或多個磁頭，其記錄及/或讀取磁場，其以已知方式表示資料 在磁碟機的一或多個旋轉碟片上的記錄媒介上。此磁頭可藉由，•音 頻線圈電動機·|定位在準確籠射位置上’其控軸貞讀寫頭之機 械臂的移動。當碟片靜止時’磁頭一般停在碟片的靜止區域；然 而，當碟片旋轉時，碟片與磁頭間的空氣浮力使得磁頭在磁性媒 介上方漂浮一小段距離。 因此，當碟片的旋轉停止時，此空氣浮力也會停止，而 讓磁碩掉下與磁性媒介接觸。如果磁頭與媒介接觸時媒介仍有些 移動，對於媒介上的記錄區域及磁頭都會造成一些磨損或損壞。 3 本紙張尺度中目財轉（CNS ) A4g ( 21()χ297公| ^ -------- 裝----Γ--訂------择.， (請先閲讀背面之注意事項再填客本頁) 405292 A7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印掣

裝 訂 線 經濟部中央樣準局員工消費合作社印装 405292 at __ Β7 五、發明説明（3 ) 這樣的制動，當然，需要額外的能量。因而可知必須實現某些設 计考量來確保有足夠的能量產生將磁頭完全的移到降落跑道，包 含鎖定位置，如果必要的話，以避免過早降落在碟片媒介上不想 降落的部份。在這個降落的期間，必須提供足夠的電動機旋轉速 又X確保有足夠的軋體流動以維持磁頭在碟片媒介上的垂直位 置。 然而旦磁投已適當定位’電動機必須快速停止。這 一般是以將驅動電晶體接地(或是將之接到一特定電位，例如VCC) 來做到。這麟自由賴崎子在電動細繞巾所產生的磁場抗 拒其旋轉，其快速的將碟片帶到停止狀態。然而，如果碟片停止 的太快，磁頭可能無法到達其降落跑道位置，這造成磁頭過度的 煞住在碟片表面。另一方面，如果驅動晶體在電動機仍旋轉的相 當快時短接’過量的電流會產生在驅動電晶體中，這會將之燒壞。 在過去’為協調電動機的制動與磁頭的拉回位置，當電 動機失速時’例如發生電源故障，其速度的緩慢係用RC電路來 估算。這樣的電路中，電容在失去電源時開始放電。當電壓放電 到一預定位準時’一制動電路被啟動。然而，這樣的RC電路通 常需要相當大的零件，因為制動時間相當長，例如為秒的等級。 5 本紙張尺奴财額家轉（〇Ν8)^^(21〇χ297^Ά) ^ 裝----_---訂------懷 (請先閱讀背面之注意事項再^寫本頁) 積體電路晶片 405292 五、發明説明（4 ) 這樣的零㈣在晶料料，也就是，未包含在— 上’在其上剩餘的驅動電路來定位及控制磁頭機制。 、因此’所需要的是—_來制動機或類似的 方法及裝置，利用可以與電動機驅動電路或可定位及控制^ 制的電路放在_频_以上鱗件，且其㈣辦機制的 拉回動作來回應實際上電動機的速度降慢。 發明摘要 按上述’因此’本發明之—目的在提供—制動硬碟機或 類似的碟片的方法及裝置。 本發明之另一目的在提供所說明形態的方法及裝置以檢 測碟片的旋轉速度並在碟片慢於一預定的旋轉速度時起始一磁頭 拉回動作。 本發明再之另一目的在提供所說明形態的方法及裝置， 其利用放在包含驅動電路來驅動電動機或定位磁頭機制的相同積 體電路晶片上的零件。 對熟習本技藝的人而言本發明之這些及其他目的’特色 與優點可從下面的詳細說明而變得明顯，在併同隨附圖式及後付 的申請專利範圍時。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） 裝]^--r—訂. 、靖先閲讀背面之注意事If ) « u n · 經濟部中央揉準局員工消费合作杜印裝 405292

經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 根據本發明之-廣泛觀點，提供―電路來制制在電腦 或類似顧中的硬碟機_片。此電路包含—電路來產生輸出信 號表示已經至少慢到預定實際旋轉速度，以及—制動電路來 在此輸出信號表示碟片已經至少慢到預定實際旋轉速度時制動磁 碟機的電減。此-產生輸出信絲轉片已經至少慢到預定實 際旋轉速度㈣路’以及娜電路可以由電動機在電動機被切斷 電源時產生的反電動勢啟動。 根據本發明之再另一個廣泛觀點，展示一用在電源故障 發生時制動磁碟機的電路。此電路包含__用來表示預定參考電壓 的電路。提供一電路來將預定參考電壓與磁碟電動機所產生的 bemf電壓比較以產生信號來在bemf電壓落到低於參考到預定參 考電壓的預疋電壓位準時啟動磁碟機電動機的制動動作。還提供 一電路來做磁碟機的磁頭機制的拉回，在bemf電壓落到低於預 定參考電壓前已有電源故障發生。 在一具體實例中表示預定參考電壓的電路包含一電容器 及一電晶體。此電晶體係連接來在磁碟機動作正常時將電容充電 到來自參考電壓源的預定參考電壓，而在電源故障時隔開電容器。 此電容大小可調整以讓b-emf落到低於參考到預定參考電壓的預 7 本紙張尺度逋用中國國家橾牟（CNS > Α4说格（210X297公釐） ^ 裝—ΐ—ί—訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再泰寫本頁) 經 央 榡 準 局 貝 費 合 作 社 印 氧 405292 at .__ B7 五、發明説明（6 ) 定電壓位準所需要的時間足以讓電路拉回磁頭機制而將磁頭機制 移到預定的位置。 圖式簡述 本發明之一較佳具體實例係在隨附圖式中說明，其中： 圖1為一電子示意圖，顯示用在結合用在電腦應用或類 似之磁碟機型態的制動電路的具體實例，根據本發明的較佳具體 實例。 較佳具體實例詳述 應注意的是在此說明的處理步驟及結構並無須形成一完 全的多相直流電動機，並無須形成一完整的多相直流電動機，硬 碟機，磁碟機驅動電路或其控制電路^ 預期的是本發明可結合在本技藝中使用的磁碟機裝置及 控制電路而實做的，而僅必須要包含這麼多的普遍性實作裝置及 處理步驟來了解本發明。 本發明之方法的目的在檢測來自電動機的bemf信號， 於電源故障情形期間其達到並低於一預定電壓位準時，並接著產 生一制動信號來制動此旋轉電動機。在此bemf由其正常的位準落 到低於此預定電壓位準的期間，起動磁頭機制的拉回，就在檢測 8 CNS ) Α4~ϋ~( 210X2^i ----------^ — κ------IT------線. (請先閲讀背面之注意事項再4/寫本頁) 405292

經濟部中央搮準局貝X消费合作社印$L

A7 B7 五、發明説明（7 ) ~ —----- 到電源故障時開始，並在bemf信號的大小落到預定位準之下時結 束。 因此’相對於使_定電阻電容來建立啟動碟片制動功 能前的時間常數的先前技術’為了讓起動器所需的拉回時間過去， 本發明不«外部零件。本伽之方法還使·t _信號其為 旋轉軸之旋賊度缝翻㈣，來蚊制動信鼓生前的拉回 時間。 此-產生__觸動作的技術，根據本發明的較佳 具體實例’係由顯示在圖·！中的電路1〇來完成。電路1〇連接來 接收在線12上的RETRACT信號以及在線14上的反__) 信號。此RETRACT信號係由控制電路提供到結合的磁碟機(未 顯示）’而bemf則從此磁碟機電動機令得到(未顯示）。retrac丁 及bemf信號均在本技藝中所熟知的。 在線12上的retract信號以習知的方法連接來控制 磁頭機制RETRACT電路16，其中當RETRACT信號改變狀態， 此磁頭機制RETRACT電路動作來移動讀嗔頭組件斤從原來位 置到停放位置，或其他想要的位置。如已知的，此retrac丁信 號在發生電源故障時改變狀態，例如其可能是，電源斷接’暫時 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210x297公慶） :--------餐—— (請先閱讀背面之注意事項再f本頁) 訂 • t I —^1

I i I ^05292

的電源稅漏或任何的電源不連續。 經濟部中央標準局員工消费合作社印«. 此RETRACT信號存在其上的線12將第一 NM〇s電晶 體18的_連接到參考電壓v啦接到之雜上 。NMOS電晶體 18的源極連接到第二_〇s電晶體2〇的閑極。一儲存電容^ 連接在NMOS電晶體20關極與參考電位，例如Vss或地電位。 另方面’遽波電容24連接在NMOS電晶體20的源 極與參考電位vss之間。嶋s電晶體2Q的雜連制—拾閉26 的一邊。拾閘26的另-邊在線28上提供延遲制動信號。 動作中’儲存電谷22的大小調整到可帶有，其要將_〇s 裝置20的_充電到(Vref)的籠，並可能是例如大約5咐。電 容24的大小調整到可消除任何高頻的突波，其可能存在線14上 的b叫言號，以及參考電壓Vref±，建立來等於所要的_檢 ’貝J電壓減去Schottky二極體的壓降，如下所述。 此NM0S裝置18的動作是結合硬碟機電動機的正常動 作期間之取樣切換。紐RETRACT在正㈣作細為高電位， 這樣在正常動作期間，儲存電容充電到vREF。 NM0S裝置20檢測到其閘極與源極間的電壓差異，並备 此差異大於此臨限電壓時，此MMOS 20導通並拉下節點3〇，其 10 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS > Α4規格（210X297公釐） 1^ 裝 I ^---_—訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再ί本頁) 經濟部中央橾準局貞工消费合作杜印氧 405292 A7 A 7 ''---------B7 五、發明説明（9 ) '-- 致動拾閘26，強迫線28上的BRAKE信號變成高電位來制動磁 碟機的電動機。 拉回電路16極拴閘26由一電荷泵電壓(也就是，對5V的 電動機為10V) 31給予電源，如此一旦電源故障，磁頭機制拉回 電路16以及拴閘26仍可持續工作◊因此，在電源故障期間，磁 碩機制拉回電路16將立刻啟動磁頭機制的移動到所要的關機位 置。 在系統的正常動作期間，線12上的RETRACT信號為 向電位，電晶體18導通’而預定的電壓送至跨接電容22以將之 充電到參考電壓Vref β在此一點上，裝置20將會戴止，因其源極 電壓(bemf電壓減去二極體壓降)高於預定的閘極參考電壓(Vref)減 去NMOS的閘-源極電壓。 然而’在電源故障發生時，信號RETRACT變成低電位。 境啟動了此頭拉回機制16的拉回動作，並裁止NMQS裝置18。 這將電容22間的電壓維持在其充電值，當電容22上電荷的唯_ 放電路彳主從電晶體18接面上的反向偏Μ中玫漏時。另外，當電源 故障期間’電動機的bemf電壓開始下滑。當此bemf達到預定電 壓之下某—電靨時，藉由導通NMOS裝置20的電壓，此NMOS裝 11 本紙張尺度適用中^iiTcNS ) A4驗（2丨0X297公釐)一 ~~— ----------裝 I.： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂

Claims (1)

1. 圍 ^ 範1,1 f A8B8C8D8 绶濟部fe>曰慧財id?員1.消費合阼Fi,;psd 專利申請案第87121478號 ROC Patent Appln. No.87121478 修正之申請專利範圍中文本_附件三 Amended Claims in Chinese - Enel. Ill (民國奸n月 (Submitted on June -^7 » 2000) 1. 一種制動磁碟機的方法，其包含： 產生第一電壓表示磁碟機電動機的旋轉速度； 維持一電容器上的第二電壓，其整合在包含至少與該電 動機結合的磁頭機制的驅動電路之一積體電路晶片中； 比較第一電壓與第二電壓；以及 如果該比較的結果，決定出該第二電壓小於該第一電 壓’則啟動一制動電路來停止該電動機的該旋轉速度》 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中產生第一電壓 表示磁碟機電動機的旋轉速度的步驟包含檢測由該電動機 產生的反電動勢信號。 3. 如申請專利範圍第2項的方法，還包含建立該第二 電壓在一值上’其可提供該第一電壓在該電容上衰減到該 第一電壓與第二電壓相等前的—時間延遲來定義該磁頭機 制可移動到一停放位置期間内的拉回時間。 4·—種在電源故障發生時制動磁碟機的電路，其包 含： 一電路來產生輸出信號表示該磁碟機的電動機已慢到 至少一預定的旋轉速度； 以及一制動電路來在該輸出信號表示該電動機已慢到 至少一該預定旋轉速度時制動該磁碟機。 -13 - 本紙張尺度遍用t國國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公爱） 87494b(9TI) I ^------------裝-----r---訂---------絲 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί〇5292 申請專利範圍 表示第4項的電路，其中產生輸出信號 路由-該已慢到至少-預定的旋轉速度的電 啟動。δχ 洛到—預定位準下而產生的反電動勢所 含：6.—種在電源故障發生時制動磁碟機的電路，其包 帶有该預定參考電堡的電路； 壓比r來5:預j考電壓與磁碟機電動機產生的 bemf 電 bemf二生^號啟動磁碟機電動機的制動動作，在此 準下時；掉洛到此參考到該預定參考電壓之預定電壓位 時而b 將磁碟機的磁頭機制拉回’在電源故障發生 時而電壓掉落_定參考電壓下之前。 考雷請專利範圍第6項的電路，其中帶有—預定參 由路包含—電容及—電晶體，該電晶體被連接來 壓源將該電容器充電到-預定參考電壓，當此 正常時’並在電源輯發生時關該電容。 •^敕心圍第7項的電路’其中該電容大小可 =壓=:f在掉落到參考到該預定參考電壓的該預 移動m要的時間足夠該電路將此磁頭機制拉回來 移動该磁碩機制到預定的位置。 ^如中請專利範圍第7項的電路，其中體為第 一 NMOS電晶體。 1〇.如申請專利範圍第9項的電路，其中該丽OS電 ---— II------------„----訂·! ---I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺奴財關家標準（⑽A4規^·^· • 14 - X 297公釐） A8 B8 pQ 405292_^_ 六、申請專利範圍 晶體閘極連接到一拉回信號，其在正常動作其間為高電位 而在電源故障其間為低電位。 11. 如申請專利範圍第6項的電路，其中用來比較預 定參考電壓與bemf電壓的該電路包含一第二NMOS電晶 體，其有bemf電壓連接到源極而參考電壓連接到閘極， 其中制動信號在bemf電壓掉落到參考電壓減去一臨限電 壓之下時於洩極上產生。 12. 如申請專利範圍第6項的電路，其中包含一拴閘 電路連接來拴鎖該信號啟動磁碟機電動機的制動動作，當 此bemf電壓掉落到此預定參考電壓之下時。 13. 如申請專利範圍第6項的電路，其中包含一濾波 器連接來降低該bemf信號中的電壓突波。 14. 如申請專利範圍第6項的電路，其中該電路的元 件整合在一積體電路晶片上。 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------- I---_----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)