TWI289380B - Motor-control device enabling the rotational speed of the motor's rotor to be measured - Google Patents

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TWI289380B TW090125535A TW90125535A TWI289380B TW I289380 B TWI289380 B TW I289380B TW 090125535 A TW090125535 A TW 090125535A TW 90125535 A TW90125535 A TW 90125535A TW I289380 B TWI289380 B TW I289380B
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Description

1289380
、發明説明（ 本發明係有關一種控制馬達之裝 也L 咬衣罝其包含一個設置有 繞組的轉子及定子。 採用此種元件之裝置說明於歐洲專 Α1 π寻刊申請案EP 0 859 456 A1。此種裝置包含一臂設置右警邙 、“、 “又置有貝訊讀/寫頭，該臂意圖製 每成可藉前文說明的馬達移動，以及第二馬達所謂的磁碟 馬達意圖造成其表面承載資訊的磁碟轉動，例如電腦的磁 性硬碟。各個馬達設置有輸入終端，俗稱電源終端，輸入 終端連接至-或多個繞組意圖產生磁場讓馬達轉子運動。 各個電源，端係連接至電源供應電路，意圖於裝置的標準 作業期間供給能量給繞組。當裝置的電源供應突然中斷時 2第二馬達的轉子維持轉動，第二馬達係由來自磁碟的動 能傳動’藉此於電源終端產生反電動勢，m第二馬達作為 發電機。此種反電動勢係作為於所謂的緊急返回相期間臂 馬達的電源電壓，此種反電動勢須可讓馬達移動俾朝向停 止區段，因而臂可停止於該處而未造成讀/寫頭的任何損傷。 於已知裝置施加於臂馬達繞組的電壓值於緊急返回相期 間未經控制，歸因於電壓隨著磁碟轉速之函數而改變。如 此表示臂速度也無法控制。 結果可能發生下述情況，臂以高速朝向停止區段移動， 造成臂碰撞意圖維持臂於停止位置的止塊，該碰撞造成臂 於磁碟方向反彈，結果造成讀/寫頭與磁碟彼此猛力接觸， 造成兩種元件的損傷。 相反地，若於緊急返回相期間臂的速度太慢，則於磁碟 轉動結束後第二馬達產生的反電動勢消失之前，臂無法有
1289380 A7 B7 五、發明説明（~~) " 足夠時間來完成移動至停止區段，當動能完全耗散時無可 避免地發生此種情況。此種情況下，讀/寫頭將落在磁碟上 而非落在停止區段，可能導致頭以及磁碟的損傷。 因此理由故，本發明之目的係經由提供一種控制裝置其 中可測量臂速度而克服此等缺點。 根據本發明，根據第一段所述控制裝置包含： 控制裝置其可管理臂馬達轉子繞組的電源供應，以及 測量裝置，其係用於測量當轉子繞組的電源供應中斷時 藉馬達移動感應於繞組的反電動勢值。 此種控制裝置中，由臂馬達轉子產生的反電動勢係於繞 組未被供電的一段短時間内測量。結果於此段期間臂的速 度為恆定且與測量的反電動勢值成比例。如此測量裝置測 得的值可代表臂速度。 由於臂速度可藉本發明測量，故可控制該項速度俾確保 臂朝向停止區段的位移係以最佳可能條件發生。 用於該項目的，本發明可於臂朝向停止區段行進期間的 不同時間測量臂速度，比較如此測量值與對應最理想行進 的預定值，以及調節臂有效速度俾確保臂的行進係符合最 理想行進。 本發明之此一具體實施例中，前文所述控制裝置額外包 含比較裝置，其係用於供給指令信號，該指令信號表示參 考電壓值與測量裝置供給的反電動勢值間所做比較結果， 該控制裝置係藉指令信號調節。 本發明之特定具體實施例中，控制裝置包含電晶體，電 -5- 本紙張尺度適;^ S B家標準(CNS) A4規格(21()X297公董) 1289380 A7
:曰體的主電流路徑係介於電麼源與轉子繞組终端間延伸， 電晶體的傳導係藉指令信號控制。 ，具體實施例之優點在於其提供—種用於臂馬達繞組的 特疋電源供應電路，該電源供應電路㈣W相期間 被激活’且與標準操動模式期間供給電源給此種繞組的負 貝電路分開。由於特定電源供應電路係由指令信號調節， 故臂速度容易而接近瞬間調節。 根據本發明之特佳具體實施例，參考值於時程中係單調 地改變。 此具體貫施例讓臂速度係以連續經過控制的方式減低， 因而臂係以夠低而可避免任何反彈的速度到達停止區段。 根據前文說明本發明之一種應用係有關一種讓資訊可寫 至用於此項目的設置的載體表面之裝置，且讓該資訊可藉 煮承載的讀/寫頭讀取，該臂意圖利用第一馬達相對於此種 載體移動，該載體係利用第二馬達移動，該裝置之特徵在 於第一馬達係利用前述控制裝置調節。 此等及其它本發明之特徵方面經由參照非限制性具體實 施例及附圖說明將更為彰顯， 附圖中： 圖1顯示根據本發明之控制裝置功能圖之一部分， 圖2為電佈線圖顯示臂馬達之電氣特性， 圖3為功能圖顯示根據本發明之特定具體實施例之測量’ 裝置， 圖4為功能圖顯示根據本發明之特定具體實施例之控制 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1289380 A7 ____B7 _ 五、發明説明（4 ) 裝置及比較裝置，以及 圖5圖解顯示本發明採用之裝置。 圖1圖解顯示第r直流馬達CM之控制裝置，直流馬達意 圖設定一根設置有資訊讀/寫頭之臂相對於資訊承載碟移動 ，該磁碟係藉第丄個三相馬達TM轉動。第一及第二馬達 CM及TM分別設置有輸入終端（M4, M5)及(Ml，M2, M3)。各個 電源終端Mi係連接至對應馬達的繞组，該繞組意圖產生磁 場讓欲設定的馬達轉子移動。各個電源終端Mi(此處丨=1至 5 )係連接至電源供應電路，該電路係由額外電源電晶體（pi， Ni)形成’電源電晶體意圖於標準模式操作期間交替被激活 俾確保繞組的電源供應。本實例中，第一馬達CM之電源供 應電路包含一個精密電阻器Rs，該精密電阻器係設置於電 源終端M4與第一馬達CM之繞組間。此種精密電阻器rs之功 能容後詳述。 於突然停電時，第二馬達TM係由其動能以及馬達牢固附 接的磁碟動能驅動，第二馬達轉子繼續轉動且於其電源終 端（Ml，M2, M3)產生反電動勢，該種情況下第二馬達係作為 發電機。此種反電動勢可作為於所謂的緊急返回相期間， 第一馬達CM之電源電壓VCC的替代，.於緊急返回相期間， 第一馬達CM可利用二極體DPI、DP2或DP3而分接來自第二 馬達TM的電流，二極體DPI、DP2及DP3通常為存在於電源 電晶體PI、P2及P3的寄生二極體。如此讓第一馬達cM可將 臂朝向停止區段位移，其讓臂可停止而未造成讀/寫頭的損 傷。 、
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此處所示控制裝置包含： 可管理轉子繞組之電源供應之控制裝置，以及 當轉子繞組的電源供應中斷時，測量藉轉子移動感應於 繞組的反電動勢值之裝置。 測量與控制裝置整合人控龍組d根據本發明，第 馬達CM轉子產生的反電動勢係於此種馬達繞組未被供電 的一段短時間測量。 於此短期間，信號P〇ff命令控制模組CNT讓電晶體^^及奶 傳導且遮斷電晶體P4及P5。結果臂速度為恆定且與測得的 反電動勢值成比例。如此藉測量裝置測量值可代表臂速度。 圖2顯示第一馬達CM之相當電路，此時馬達係作為發電 機，亦即當繞組的電源供應中斷時而轉子由於動能結果仍 持續轉動’轉子係位於由定子的獨立磁鐵所產生的永久磁 場°此種馬達包含一種有二終端Act+&Act·的繞組，介於二 終端間繞組產生電壓Vcm，以及電流lcm流經繞組。如此馬 達CM係相當於串聯配置的電阻器rCm對應於繞組電阻器、 感應器Lcm對應於繞組感應器、以及電壓產生器^係對應於 由置於磁場的轉子移動產生的反電動勢。當電流Icm為恆定 時，反電動勢e可以方程式e=Vcm-(Rcm.Icm)表示。 圖3顯示當本繞組之電源供應被中斷時於馬達cm之繞組 感應的反電動勢測量裝置之具體實施例。此種測量裝置含 括於控制模組CNT，以及包含第一及第二運算放大器A01及 A02。若VI表示精密·電阻器Rs與馬達CM間中間終端的電位 ，則設置成作為反相放大器的第一運算放大器供給信號V2 •8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1289380 A7 B7 —__ 五、發明説明（6 ) ，信號V2係以方程式 V2=Vl-(Rs.Icm.Rl/R2)表示 第二運算放大器配置成作為減法器，第二運算放大器供 給信號Vb可以方程式Vb=2.[V(M5)-V2]+V0表示。 若根據圖2表示法，方程式V(M5)-Vl=-Vcm被視為真’則 可做下列選擇：Rs.Rl/R2=Rcm，獲得如下方程式Vb=2.[Vcm-(Rcm.lcm)]+V0，或Vb=-2.e+V0。 如此第二運算放大器A02供給的信號係表示於馬達CM繞 組感應的反電動勢。如此測量裝置可於馬達的電源供應中 斷時測量馬達CM轉子的轉速。 圖4顯示控制裝置之一具體實施例，該控制裝置包括比 較裝置意圖供給比較以下二值所得代表性指令信號Cs，該 比較裝置係比較於本例中儲存於暫存器Vrefr的參考值，以 及藉測量裝置測量所得代表第一馬達轉子轉速的信號值， 該值於本例中係儲存於暫存器Vbr。於本例，比較裝置係經 由數位比較器CMP形成。於其它具體實施例，可採用類比 比較器，類比比較器直接接收測量裝置供給的信號以及類 比參考信號。 指令信號控制電晶體BT的導通，.電扁體的主要電流路徑 係延伸於電源終端VCC與第一馬達CM之繞組間。考慮Vb= -2.[Vcm-(Rcm.Icm)]+V0只要磁碟轉速係低於參考值定義值以 下，則指令信號Cs值為正。該種情況下，電晶體BT為導通 且供給電力給馬達CM繞組而提高馬達轉速。當磁碟轉速係
高於參考值定義值時，指令信號Cs變成負，造成電晶體BT -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1289380 A7 ~------ B7 五、發明説明（~~-- 的導通，以及馬達CM繞組的電源供應中斷，結果導致馬達 CM轉速的降低。 圖中未顯示的裝置例如由信號Poff控制的斷續器讓電晶 體BT於測量馬達CM轉速需要的間隔時間被遮斷。 結果本發明讓藉馬達CM移動的臂速度於臂朝向停止區段 移行期間的不同瞬間測量，比較如此測量值與對應最理想 值的預疋值’同時利用軟體變更暫存器Vrefr的内容，以及 調節臂的有效速度俾確保臂的行進係符合最理想的行進。 特別若暫存器Vrefr的内容經程式規劃而讓參考值可單調 變化’因此參考值例如於聱個時程係連續下降，則臂速度 可連續減低，讓臂到達停止區段時的速度實際歸零。 圖5以圖解顯示本發明之較佳資訊儲存裝置。此種裝置 包含一臂MA設置有資訊讀/寫頭MRH，該臂MA意圖利用第 一馬達CM相對於資訊承載面移動，本例中資訊承載面為硬 碟HD 〇第二馬達TM係供對硬碟HD提供轉動。 當裝置的電源供應突然中斷時，由硬碟HD動能所驅動第 二馬達TM轉子維持轉動，藉此於其電源終端產生反電動勢 ，讓第二馬達作為發電機TM。此種反電動勢係作為所謂的 緊急返回相期間第一馬達CM的電源電·壓替代，此種反電動 勢必須讓馬達CM將臂MA朝向停止區段pz位移，因而讓臂 MA停止而未造成讀/寫頭MRH的損傷。此處所示實例中， 停止區段係位在磁碟外側。其它應用中停止區段可設置於 硬碟HD本身之上。
本發明可測量臂MA角速度及調節該角速度俾確保臂MA -10- 本紙張尺度適用中國固家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1 9380 A7 B7 五、發明説明（8 ) 而該臂MA速度又夠 意圖維持臂MA定位 係以足夠到達停止區段PZ的速度移行 低可朝向移行終點俾確保臂MA不會由 於停止區段PZ的止塊BU反彈。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. •一種控制馬達之裝置，該馬達包含一個設置有一個繞組 的轉子以及一個定子，包含： 控制裝置，其可管理繞組的電源供應，測量裝置，其 係用於當繞組的電源中斷及該馬達處於一緊急回復相位 日夺’測量由轉子的移動而感應於該繞組的反電動勢值； 以及 供給一指令信號的比較裝置，該指令信號為參考電壓 值與測1裝置供給的反電動勢值比較後所得代表信號， e亥控制裝置係藉該指令信號調節，其中該參考電壓值於 時程中單調變化。 2 ·如申晴專利範圍第1項之控制裝置，其中該控制裝置包 含一電晶體，該電晶體之主要電流路徑係延伸於電壓源 與轉子繞組終端間，該電晶體的導通係藉該指令信號控 制。 3.—種讀/寫裝置，該讀/寫裝置係讓資訊寫至一載體表 面’以及讓使用一臂所承載的讀/寫頭讀取該資訊，該 煮利用一第一馬達相對於此種載體移動，該載體係意圖 利用一第二馬達移動，其中該第一馬達係利用一控制裝 置調節，包含： 控制器，其係用來管理該第一馬達繞組之電源供應； 測I裝置，其係用於當繞組的電源中斷及該馬達處於 一緊急回復相位時，測量由該第一馬達轉子的移動而感 應於該繞組的反電動勢值；以及 仏給一 ‘令信號的比較裝置，該指令信號為參考電壓 1289380 六、申請專利範圍 ABC D
    值與測量裝置供給的反電動勢值比較後所得代表信號， 而該控制器係藉該指令信號調節，其中該參考電壓L於 時程中單調變化。 、 裝 4 _ 一種用於控制一具有一繞組及一轉子之馬達之控制 置，其包含： "" 一控制器，該控制器係控制供應至該繞組之電力· 一測量電路，該測量電路係用於當繞組的電源中斷或 該馬達處於一緊急回復相位時，測量由轉子的移動而感 應於該繞組的反電動勢值；及 一提供一指令信號之指令電路，該指令信號為參考電 壓值與測量電路供給的反電動勢值比較後所得代表信 號’而该控制器係藉該指令信號調節，且其中該來考電 壓值係於時程中單調變化。 5 ·如申請專利範圍第4項之控制裝置，其中該控制器包含 一電晶體，該電晶體之主要電流路徑係延伸於電壓源與 5亥繞組終端間’該電晶體的導通係藉該指令信號控制。 6· —種使得資訊可被寫入於一載體表面及使得該資訊可被 經由使用讀/寫頭而讀取之裝置，該裝置包含： 一用於移動一臂之第一馬達，該第一馬達具有一繞組 及一轉子； 一用於移動該載體之第二馬達；及 一用於控制該第一馬達之控制裝置，該控制裝置包 含： 一控制器，該控制器係控制供應至該繞組之電力； 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ABCD 1289380 申請專利範圍 一測量電路，該测量電路係用於當繞組的曹 ^ % /席中斷 该馬達處於一緊急回復相位時，測量由轉子 " 砂動而域 應於該繞組的反電動勢值；及 〜 一提供一指令信號之指令電路，該指令信號為參考電 壓值與測量電路供給的反電動勢值比較後所得代表信 號，而該控制器係藉該指令信號調節，且其中該參考電 壓值係於時程中單調變化。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐）
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