專利名稱：具有在意外斷電時(shí)制動(dòng)的自適應(yīng)致動(dòng)器的盤驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及盤驅(qū)動(dòng)器，并且更具體地，涉及在移除盤驅(qū)動(dòng)器電源時(shí)卸載記錄頭的磁記錄加載/卸載型盤驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)是使用以下的信息存儲(chǔ)裝置具有包含信息的同心數(shù)據(jù)道的可旋轉(zhuǎn)盤、用于在每個(gè)盤表面的各個(gè)道上讀取和/或?qū)懭霐?shù)據(jù)的頭或換能器、以及用于移動(dòng)頭的致動(dòng)器。每個(gè)頭位于頭載架(carrier)上，并且通過懸架而將每個(gè)載架連接到致動(dòng)器。致動(dòng)器是音圈馬達(dá)(VCM)，其包括可通過由固定永磁體組件生成的磁場而移動(dòng)的線圈。HDD具有伺服控制系統(tǒng)，其接收來自由頭從數(shù)據(jù)道讀取的伺服定位信息的位置誤差信號(hào)(PES)，并生成VCM控制信號(hào)，以將頭保持在道上(道“跟隨”)并將它們移動(dòng)到想要的道(道“搜尋”)，以便讀取和寫入數(shù)據(jù)。盤被堆疊在軸心(hub)上，由還被稱為主軸馬達(dá)的盤驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)該軸心。機(jī)殼支撐主軸馬達(dá)和致動(dòng)器，并且圍繞頭和盤，以給頭-盤界面提供基本上密封的環(huán)境。
頭載架一般是氣承滑動(dòng)塊，當(dāng)盤以其操作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑動(dòng)塊在盤表面上方的氣承上騎行(ride)。通過將滑動(dòng)塊連接到致動(dòng)器的懸架，將滑動(dòng)塊保持為接近盤表面。由來自懸架的小的彈簧力使得滑動(dòng)塊向盤表面偏移，或依靠滑動(dòng)塊上的“負(fù)壓”(negative-pressure)氣承表面而將滑動(dòng)塊“自加載”到盤表面。
在“加載/卸載”型HDD中，當(dāng)斷開電源時(shí)，從盤機(jī)械地卸載滑動(dòng)塊，然后當(dāng)盤已達(dá)到足夠產(chǎn)生氣承的速度時(shí)，將滑動(dòng)塊加載回到盤。一般通過在致動(dòng)器從盤的數(shù)據(jù)區(qū)域移開時(shí)接觸懸架的斜坡(ramp)來完成加載和卸載。由此，通過將其懸架、或從懸架延伸的抽頭(tap)支撐在斜坡的凹處，而離開其盤表面地“停放”(park)每個(gè)滑動(dòng)塊。加載/卸載HDD在膝上型計(jì)算機(jī)中提供了好處，這是因?yàn)樵谶h(yuǎn)離盤表面的斜坡上停放滑動(dòng)塊還對移動(dòng)或跌落計(jì)算機(jī)而引起的外部沖擊提供一些耐受性。
一般通過使用由自由旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)生成的反電動(dòng)勢(EMF)而實(shí)現(xiàn)在移除HDD電源時(shí)將滑動(dòng)塊停放在加載/卸載斜坡上。當(dāng)HDD斷電時(shí)，或在意外斷電的情況(突然斷電或EPO情況)下，致動(dòng)器回縮(retract)電路將VCM從其驅(qū)動(dòng)器電路上斷開，并將其連接到與主軸馬達(dá)耦連的整流器電路。由整流器電路將自由旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)換為向VCM線圈供應(yīng)的DC電流。這使得VCM回縮，以將滑動(dòng)塊移動(dòng)到斜坡上。無論斷電或EPO時(shí)的VCM位置或速度如何，都需要相當(dāng)量的扭矩來確保將滑動(dòng)塊完全停放在斜坡上。需要控制回縮期間的致動(dòng)器速度，以避免滑動(dòng)塊高速撞擊斜坡。過度的滑動(dòng)塊運(yùn)動(dòng)能使得滑動(dòng)塊接觸斜坡結(jié)構(gòu)，或者有可能接觸其他滑動(dòng)塊。這樣的接觸可導(dǎo)致滑動(dòng)塊損傷或?qū)⑽廴緜鬟f到氣承表面，這可能導(dǎo)致頭-盤界面發(fā)生故障。
在正常的斷電中，可由控制回縮電路的軟件來控制致動(dòng)器的移動(dòng)。然而，在其中意外地失去HDD的電源的EPO期間，軟件控制不起作用。在EPO回縮期間向VCM供應(yīng)的電流必須足夠大，以將滑動(dòng)塊卸載到斜坡，但必須足夠小，以防止懸架和滑動(dòng)塊以過快的速度沖擊斜坡。如果EPO在致動(dòng)器處于道跟隨、并由此沒有初速度時(shí)發(fā)生，則EPO回縮是可接受的。然而，如果EPO在致動(dòng)器正移動(dòng)時(shí)的道搜尋期間發(fā)生，則安全回縮變得有問題。致動(dòng)器搜尋速度取決于搜尋長度，并且可能相當(dāng)高，從而由于致動(dòng)器的初速度，使得致動(dòng)器回縮速度顯著增加。為解決此問題，如果EPO在道搜尋期間發(fā)生，則HDD使用VCM的動(dòng)態(tài)制動(dòng)(braking)，以在啟動(dòng)致動(dòng)器回縮之前將VCM內(nèi)的殘余能量釋放到地。VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)被設(shè)計(jì)為對于短的道搜尋制動(dòng)致動(dòng)器，此時(shí)致動(dòng)器速度較低。對于從外徑(OD)到內(nèi)徑(ID)方向的中長的道搜尋而言，動(dòng)態(tài)制動(dòng)可能過于微弱，從而致動(dòng)器對ID碰撞阻塊(crash stop)的沖擊速度仍然較高，并隨后導(dǎo)致滑動(dòng)塊阻滯(stall)在斜坡上，或從斜坡向盤回彈?；瑒?dòng)塊的停頓和回彈可能導(dǎo)致對頭和盤的損傷。對于從ID到OD方向的中長的道搜尋，動(dòng)態(tài)制動(dòng)未強(qiáng)到足以避免卸載期間的高速?zèng)_擊?；瑒?dòng)塊和斜坡之間的高速?zèng)_擊也可能導(dǎo)致對頭和盤的損傷。
所需要的是，一種具有當(dāng)EPO在道搜尋期間發(fā)生時(shí)制動(dòng)致動(dòng)器的可靠方法的HDD。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種HDD，具有在道搜尋期間意外斷電時(shí)的VCM的自適應(yīng)制動(dòng)。自適應(yīng)制動(dòng)控制器將預(yù)選值的制動(dòng)電壓施加到VCM，以使得自由移動(dòng)的致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)反向。根據(jù)致動(dòng)器速度確定所選制動(dòng)電壓的值。在一個(gè)實(shí)施例中，在HDD的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)一組制動(dòng)電壓值，并且每個(gè)制動(dòng)電壓值對應(yīng)于道搜尋長度的帶(band)。因?yàn)橹聞?dòng)器速度直接與正執(zhí)行的搜尋的長度相關(guān)，所以可將道搜尋長度組成為帶，其中每個(gè)帶代表一定范圍的致動(dòng)器速度。對于每次搜尋，在寄存器中存儲(chǔ)與搜尋長度落入的帶相對應(yīng)的制動(dòng)電壓值。如果EPO在搜尋期間發(fā)生，則從寄存器檢索制動(dòng)電壓值，并將其施加到VCM，以制動(dòng)VCM。在以此方式自適應(yīng)地制動(dòng)了VCM之后，發(fā)生致動(dòng)器回縮，以卸載頭。在一個(gè)實(shí)施例中，自適應(yīng)制動(dòng)僅僅在EPO時(shí)的致動(dòng)器速度高于預(yù)定閾值時(shí)才發(fā)生。可根據(jù)EPO時(shí)的VCM反EMF電壓來確定EPO時(shí)的致動(dòng)器速度。將VCM反EMF電壓與參考電壓進(jìn)行比較，并且，如果其低于參考電壓，則通過將VCM短接到地，進(jìn)行傳統(tǒng)的VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)。
為了更完整地理解本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)參考下面與附圖一起采用的詳細(xì)說明。


圖1是傳統(tǒng)HDD的截面示意圖。
圖2是圖1中示意性示出的HDD的開放的俯視圖，并且示出了頭加載/卸載斜坡。
圖3是具有VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)和致動(dòng)器回縮的HDD的框圖。
圖4是用于圖3所示的HDD的VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路的框圖。
圖5是具有自適應(yīng)VCM制動(dòng)和致動(dòng)器回縮的、根據(jù)本發(fā)明的HDD的框圖。
圖6是用于圖5所示的HDD的自適應(yīng)VCM制動(dòng)的VCM制動(dòng)控制邏輯的框圖。
圖7是圖解本發(fā)明的自適應(yīng)VCM制動(dòng)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
首先參考圖1，圖解了傳統(tǒng)HDD的示意截面圖。為方便說明和解釋，將圖1和圖2所示的HDD示出為具有單個(gè)記錄頭和相關(guān)聯(lián)的盤表面，但是傳統(tǒng)的HDD一般具有多個(gè)頭和盤。HDD包括向其固定安裝了主軸馬達(dá)12和致動(dòng)器14的基座10、以及殼蓋11。基座和殼蓋11為HDD提供基本密封的機(jī)殼。典型地，具有位于基座10和殼蓋11之間的墊圈13。通過主軸或軸心18而將磁記錄盤16連接到主軸馬達(dá)12。在氣承滑動(dòng)塊20的尾端(trailing end)上形成讀/寫頭或換能器25。換能器25可以是感應(yīng)讀和寫換能器，或者具有由本領(lǐng)域已知的薄膜沉積(deposition)技術(shù)形成的磁阻(MR)讀換能器的感應(yīng)寫換能器。通過剛臂22和懸架24而將滑動(dòng)塊20連接到致動(dòng)器14，懸架24提供迫使滑動(dòng)塊到記錄盤16的表面上的偏向力。臂22、懸架24、以及具有換能器25的滑動(dòng)塊20被稱為頭臂組件。在HDD的操作期間，主軸馬達(dá)12以常速度旋轉(zhuǎn)盤16，并且致動(dòng)器14繞軸19樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)(pivot)，以大致沿徑向地將滑動(dòng)塊20移動(dòng)跨越盤16的表面，使得讀/寫換能器25可以存取盤16上的不同的數(shù)據(jù)道。致動(dòng)器14是具有線圈21的旋轉(zhuǎn)音圈馬達(dá)(VCM)，其在將電流施加到線圈時(shí)移動(dòng)通過磁體組件23的固定磁場。
圖2是移除了殼蓋11的HDD的內(nèi)部的俯視圖，并且更詳細(xì)地圖解了懸架24，其向滑動(dòng)塊20提供迫使其向盤16靠近的力。懸架24提供滑動(dòng)塊20的萬向節(jié)聯(lián)接，這使得滑動(dòng)塊20能夠在其騎行在氣承上時(shí)縱搖(pitch)和橫搖(roll)。通過位于臂22上的集成電路芯片15中的信號(hào)放大和處理電路，將由換能器25從盤16檢測到的數(shù)據(jù)處理為數(shù)據(jù)回讀信號(hào)。來自換能器25的信號(hào)經(jīng)由線纜17傳播到芯片15，其經(jīng)由線纜27發(fā)送其輸出信號(hào)。
加載/卸載斜坡30被安裝到基座10。當(dāng)致動(dòng)器14在HDD斷電時(shí)將滑動(dòng)塊20向盤外徑方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，斜坡30接觸懸架24，并且提升滑動(dòng)塊20遠(yuǎn)離盤16。致動(dòng)器碰撞阻塊34安裝到基座10，以防止致動(dòng)器臂22的過分移動(dòng)，并且保證懸臂24不會(huì)在斜坡30上移動(dòng)過遠(yuǎn)。致動(dòng)器14在HDD停機(jī)時(shí)的停放位置為由斜坡30從盤16卸載滑動(dòng)塊20、并且致動(dòng)器抵住碰撞阻塊34。
現(xiàn)在參考圖3，HDD包括控制VCM 14和主軸馬達(dá)12的微處理器100。在讀和寫操作期間，微處理器100從盤16接收頭位置伺服信息，并生成對數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)104的數(shù)字輸出。DAC 104被耦連到VCM驅(qū)動(dòng)器106，其向VCM 14的線圈發(fā)送電流脈沖，以在道搜尋期間將滑動(dòng)塊20上的頭25(圖2)移動(dòng)到盤16上的適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)道，并且在道跟隨期間將頭25保持在道上。微處理器100還經(jīng)由主軸驅(qū)動(dòng)器108控制并連接到主軸馬達(dá)12。主軸驅(qū)動(dòng)器108控制從電源(例如，如圖3所示的12V電源)到主軸馬達(dá)12的繞組的電流，以在HDD操作期間以恒定旋轉(zhuǎn)速度來旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。此外，主軸驅(qū)動(dòng)器108向微處理器100提供指示主軸馬達(dá)12是否正以其操作速度旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)信號(hào)。主軸馬達(dá)12可以是具有作為場線圈的固定繞組110、112、114以及永磁體轉(zhuǎn)子的“三角”(delta)或“Y”(如圖3所示)型無刷三相電機(jī)。
圖3還示出主軸馬達(dá)功率級/整流器電路70，用于驅(qū)動(dòng)主軸馬達(dá)12，并用于在HDD斷電時(shí)利用來自主軸馬達(dá)12的繞組110、112、114的反EMF來激勵(lì)VCM 14。主軸馬達(dá)功率級/整流器電路70包括隔離MOSFET 1和六個(gè)其他MOSFET 2、3、4、5、6、7，它們驅(qū)動(dòng)三相主軸馬達(dá)12?？捎蓡蝹€(gè)+5V或+12V電源、或+5V和+12V電源這兩者對HDD供電。在圖3中使用+12V電源。在正常HDD操作中，“通電復(fù)位”(power on reset)或POR信號(hào)為高，其使得開關(guān)58、59斷開。結(jié)果，DC/DC轉(zhuǎn)換器72和VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)/致動(dòng)器回縮電路90從系統(tǒng)斷連開。還將VCM 14經(jīng)由電壓線VMAN而直接連接到整流器電路70，其被用來在正?；蚴謩?dòng)斷電(除了EPO之外)時(shí)回縮致動(dòng)器，此時(shí)，由于回縮處于軟件控制和HDD電源之下，所以不需要?jiǎng)討B(tài)制動(dòng)。
VCM驅(qū)動(dòng)器106和主軸驅(qū)動(dòng)器108的設(shè)計(jì)使得當(dāng)移除電源(POR信號(hào)變低)時(shí)，它們到VCM 14和主軸馬達(dá)12的各自的輸出線作用為開路(斷連)。當(dāng)移除電源時(shí)，MOSFET 1關(guān)斷，其成為將主軸功率級70從12V電源隔離開的開路。在移除電源的時(shí)刻，開關(guān)58和59接通。開關(guān)58、59可以是繼電器、諸如場效晶體管(FET)的固態(tài)開關(guān)、或其他開關(guān)裝置。然后，VCM 14和主軸馬達(dá)12從VCM驅(qū)動(dòng)器106和主軸驅(qū)動(dòng)器108有效地?cái)噙B開，并連接到整流器電路70。整流器電路70包括MOSFET 2-7的形式的半導(dǎo)體定向電流控制裝置，其形成傳統(tǒng)的三相全波整流器。當(dāng)移除電源時(shí)，主軸馬達(dá)12(以及安裝在其上的盤堆)由于旋轉(zhuǎn)慣性而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸馬達(dá)12中的反EMF使得在電機(jī)繞組110、112、114中生成AC電流。主軸馬達(dá)12本質(zhì)上作用為三相AC發(fā)電機(jī)，并且由整流器電路70對所生成的輸出電流進(jìn)行整流。整流器電路70的輸出是DC電流，其通過現(xiàn)在接通的開關(guān)58、59而流向DC/DC轉(zhuǎn)換器72。DC/DC轉(zhuǎn)換器72的輸入是主軸馬達(dá)反EMF電壓。例如，如果主軸馬達(dá)反EMF是大約9伏特，則DC/DC轉(zhuǎn)換器72的輸出將是大約3伏特，并且DC/DC轉(zhuǎn)換器將繼續(xù)操作，直到輸入衰減到3伏特為止。將線73上的DC/DC轉(zhuǎn)換器72輸出連接到VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)/致動(dòng)器回縮電路90，該電路90耦連到VCM 14。當(dāng)電路90已完成VCM的動(dòng)態(tài)制動(dòng)時(shí)，使能致動(dòng)器回縮，并將DC/DC轉(zhuǎn)換器72的輸出輸入到VCM 14，使得VCM 14將滑動(dòng)塊20(圖2)移動(dòng)到斜坡30。已知此致動(dòng)器回縮的各種修改；例如，美國專利6025968描述了首先采用低電平回縮、然后采用高電平回縮的多級回縮技術(shù)。
圖4示出VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)/致動(dòng)器回縮電路90的細(xì)節(jié)。當(dāng)EPO發(fā)生時(shí)，僅當(dāng)致動(dòng)器具有比某一閾值或參考速度Vref更低的初速度時(shí)，VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)才有效。電路90包括接收POR、以及在速度低于Vref時(shí)為低的線233上的信號(hào)作為輸入的或非(NOR)門91?；蚍情T91驅(qū)動(dòng)MOSFET驅(qū)動(dòng)器92。如果在EPO(POR線為低)時(shí)頭處于道跟隨或正執(zhí)行短道搜尋，則VCM本質(zhì)上具有低的致動(dòng)器速度，所以線233的輸出將為低。當(dāng)POR線和線233均為低時(shí)，或非門91的輸出將為高。當(dāng)?shù)組OSFET驅(qū)動(dòng)器92的控制線(或非門91的輸出)為高時(shí)，啟動(dòng)VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)。MOSFET驅(qū)動(dòng)器92將兩個(gè)上部MOSFET 93、94均置于三態(tài)模式(不驅(qū)動(dòng)MOSFET)，并導(dǎo)通兩個(gè)下部MOSFET 95、96持續(xù)固定的時(shí)間周期。這種動(dòng)態(tài)制動(dòng)行為使得VCM馬達(dá)內(nèi)的殘余能量通過MOSFET 95、96而釋放到地，從而可以在以后容易地回縮致動(dòng)器。在該固定時(shí)間周期之后，MOSFET驅(qū)動(dòng)器92關(guān)斷MOSFET 93、96并導(dǎo)通MOSFET 94、95，從而將來自DC/DC轉(zhuǎn)換器72的、線73上的電源導(dǎo)向VCM 14，并且致動(dòng)器回縮將發(fā)生。
然而，如果在EPO(POR線為低)時(shí)正執(zhí)行長道搜尋，則致動(dòng)器將具有比Vref更高的初速度，并且線233將為高?；蚍情T91的輸出將為低，而VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)將不會(huì)發(fā)生。
在本發(fā)明中，當(dāng)EPO發(fā)生時(shí)，根據(jù)致動(dòng)器的速度而調(diào)整VCM制動(dòng)。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整VCM制動(dòng)電壓(或電流)和制動(dòng)時(shí)間，可將致動(dòng)器速度控制為安全值。在一個(gè)實(shí)施例中，存在對應(yīng)于搜尋長度的多個(gè)帶的多個(gè)制動(dòng)電壓和制動(dòng)時(shí)間。致動(dòng)器速度取決于搜尋長度。對于長的搜尋，致動(dòng)器速度較高，因此需要硬VCM制動(dòng)，而對于短的搜尋，需要較低的VCM制動(dòng)。本發(fā)明使用VCM驅(qū)動(dòng)器中的寄存器，以存儲(chǔ)VCM制動(dòng)參數(shù)(電壓和時(shí)間)。如果搜尋長度改變，則更新該寄存器。當(dāng)EPO發(fā)生時(shí)，基于在寄存器中存儲(chǔ)的VCM制動(dòng)參數(shù)而啟動(dòng)VCM制動(dòng)。例如，在一個(gè)具有三帶VCM制動(dòng)的具體的HDD中，如果搜尋長度超過9000條道，則施加制動(dòng)電壓(3伏特)和制動(dòng)時(shí)間(2毫秒)，如果搜尋長度超過5000條道而低于或等于9000條道，則施加制動(dòng)電壓(3伏特)和制動(dòng)時(shí)間(1毫秒)，并且，如果搜尋長度低于或等于5000條道，則施加制動(dòng)電壓(2伏特)和制動(dòng)時(shí)間(1毫秒)。
圖5是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的HDD的框圖。自適應(yīng)VCM制動(dòng)電路200包括振蕩器202、VCM制動(dòng)延遲控制204、VCM制動(dòng)控制邏輯206、VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器208、以及比較器210。由僅僅將適當(dāng)?shù)目刂莆粚懭氲絍CM驅(qū)動(dòng)器寄存器的微處理器100來將VCM制動(dòng)電壓和制動(dòng)時(shí)間編程進(jìn)VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器208中。對于每次搜尋，伺服控制系統(tǒng)知道搜尋是從外徑(OD)向內(nèi)徑(ID)的前向搜尋、還是從ID到OD的反向搜尋，從而微處理器100還將制動(dòng)電壓的適當(dāng)?shù)臉O性寫入到VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器208。在每次搜尋之前，伺服控制系統(tǒng)將檢查目標(biāo)搜尋長度。如果目標(biāo)搜尋長度不處于與前一搜尋相同的帶內(nèi)，則使用新的制動(dòng)電壓(BV)和新的制動(dòng)時(shí)間(BT)來更新VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器。如果目標(biāo)搜尋長度處于與前一搜尋相同的帶內(nèi)，則不更新VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器。當(dāng)EPO在搜尋期間發(fā)生時(shí)，VCM制動(dòng)控制邏輯206將施加在VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器中存儲(chǔ)的BV和BT。VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器208經(jīng)由線路231而將BT饋送到VCM制動(dòng)延遲控制204，并經(jīng)由線路232而將反BV饋送到VCM制動(dòng)控制邏輯206。反BV是生成用來對抗搜尋電流以降低致動(dòng)器速度的電流的電壓。當(dāng)EPO發(fā)生時(shí)，POR信號(hào)變低，這導(dǎo)通開關(guān)58、59。POR信號(hào)還使能VCM制動(dòng)延遲控制204、VCM制動(dòng)控制邏輯206、以及VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)/致動(dòng)器回縮電路90。
在具有本發(fā)明的HDD的一個(gè)示例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器72的輸出Vout是3伏特。DC/DC轉(zhuǎn)換器72繼續(xù)操作，直到輸入衰減到3伏特為止。因?yàn)橹鬏S馬達(dá)反EMF取決于馬達(dá)設(shè)計(jì)及其旋轉(zhuǎn)速度，所以當(dāng)選擇DC/DC轉(zhuǎn)換器72的輸出時(shí)應(yīng)該小心，以保證有足夠的反EMF電壓和時(shí)間來維持自適應(yīng)VCM制動(dòng)操作和致動(dòng)器回縮的Vout。Vout驅(qū)動(dòng)振蕩器202、VCM制動(dòng)延遲控制204、VCM制動(dòng)控制邏輯206、以及比較器210。振蕩器202向VCM制動(dòng)延遲控制204和VCM制動(dòng)控制邏輯206提供計(jì)時(shí)。
比較器210的倒相端連接到電容器，其在移除電源之前被充電到1.0伏特。該電壓是用于該比較器的參考電壓Vref，并且代表參考致動(dòng)器速度。參考致動(dòng)器速度不限于使用Vref；其可由取代了電容器的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的閾值或參考值來代表。當(dāng)EPO發(fā)生時(shí)，VCM驅(qū)動(dòng)器106立即處于三態(tài)(不驅(qū)動(dòng))，使得VCM慣性工作(coast)一個(gè)時(shí)間周期，例如，一個(gè)特定HDD中的486微秒，在此期間，確定致動(dòng)器速度。因?yàn)閂CM慣性工作，所以可跨越VCM線圈端子、VCMN和VCMP而測量根據(jù)致動(dòng)器速度的VCM反EMF電壓，并將此電壓輸入到比較器210。在圖5的示例中，1.0伏特的Vref對應(yīng)于440mm/s的速度。在比較器210處將致動(dòng)器速度與Vref進(jìn)行比較。如果該速度高于440mm/s，則線233上的比較器210的輸出將為高。
圖6是VCM制動(dòng)控制邏輯206的框圖。線233上的比較器輸出和POR線的倒相輸入到與(AND)門221。當(dāng)與門221的輸出為高時(shí)，其將啟動(dòng)VCM制動(dòng)控制電路，以便通過經(jīng)由線223、225而將先前加載的BT和反BV施加到VCM14，來降低搜尋速度。在自適應(yīng)VCM制動(dòng)之后，所述邏輯將經(jīng)由線215而啟動(dòng)致動(dòng)器回縮，以將滑動(dòng)塊卸載到斜坡。如果致動(dòng)器速度低于440mm/s，則線233上的比較器210的輸出將為低，與門221的輸出將為低，而自適應(yīng)VCM制動(dòng)將不會(huì)發(fā)生。然而，將線233上的比較器輸出和POR線輸入到VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路90中的或非門91(圖4)。所以，如前所述，當(dāng)POR和線233上的比較器210輸出均為低時(shí)，或非門91的輸出將為高，并且VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)將發(fā)生。
圖7是解釋具有本發(fā)明的HDD的操作的框圖。在塊310中，對于每次搜尋，檢查目標(biāo)搜尋長度。在塊321、322和323中，將搜尋長度分為三個(gè)帶；然而，本發(fā)明不限于三個(gè)帶。塊321測試搜尋長度是否等于或小于5000條道(短搜尋)。塊322測試搜尋長度是否大于5000條道但小于9000條道(中搜尋)。塊323測試搜尋長度是否等于或大于9000條道(長搜尋)。
在塊324，微處理器檢查目標(biāo)搜尋長度，并且，如果目標(biāo)搜尋長度不處于與前一搜尋相同的搜尋帶內(nèi)(短搜尋帶、中搜尋帶、或長搜尋帶)，則在塊326，利用VCM制動(dòng)控制參數(shù)制動(dòng)時(shí)間(BT)和反制動(dòng)電壓(BV)，來更新VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器。如果目標(biāo)搜尋長度處于與前一搜尋相同的搜尋帶內(nèi)，則不需要更新VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器(塊328)，這是因?yàn)橐呀?jīng)對此搜尋長度設(shè)置了VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器的內(nèi)容。跳過此不必要的寄存器更新節(jié)省了時(shí)間和操作。
接著，在塊350，執(zhí)行搜尋操作。在塊352，EPO在搜尋期間發(fā)生。在EPO時(shí)，VCM處于慣性工作模式，持續(xù)時(shí)間T(在一個(gè)示例中，T是486微秒)，在此時(shí)間期間，測量致動(dòng)器速度(塊354)。如果在塊358處該速度小于參考速度(在上述示例中，這將代表比較器210的輸出為低)，則啟動(dòng)傳統(tǒng)的VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)(塊360)。由此，將MOSFET 95、96(圖4)導(dǎo)通了固定時(shí)間，例如一個(gè)示例中的2.5ms，以將VCM線圈中存儲(chǔ)的能量釋放到地，以使得VCM減速。
如果在塊358處該速度大于參考速度(在上述示例中，這將代表比較器210的輸出為高)，則啟動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的自適應(yīng)VCM制動(dòng)(塊365)。將已在EPO發(fā)生之前存儲(chǔ)在VCM驅(qū)動(dòng)器寄存器中的適當(dāng)?shù)腣CM制動(dòng)控制參數(shù)BT和BV施加到VCM，以使得致動(dòng)器減速。反電壓是將生成對抗搜尋電流的電流的電壓。在HDD的一個(gè)示例中，在短搜尋帶中，跨越VCM線圈而施加短制動(dòng)時(shí)間(1毫秒)和低制動(dòng)電壓(2伏特)，在中搜尋帶中施加短制動(dòng)時(shí)間(1毫秒)和高制動(dòng)電壓(3伏特)，并且在長搜尋帶中施加更長的制動(dòng)時(shí)間(2毫秒)和更高的制動(dòng)電壓(3伏特)。
在傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)制動(dòng)(塊360)或自適應(yīng)VCM制動(dòng)(塊365)之后，致動(dòng)器回縮發(fā)生。VCM制動(dòng)將搜尋速度降低到接近零，但不會(huì)將滑動(dòng)塊卸載到斜坡。因此，需要致動(dòng)器回縮。在多級回縮的一個(gè)實(shí)施例中，低電平回縮跨越VCM線圈而施加1V持續(xù)194ms(塊371)，并且高電平回縮施加3V持續(xù)200ms(塊372)，以將滑動(dòng)塊移動(dòng)到斜坡。
在塊380，在已將滑動(dòng)塊卸載到斜坡時(shí)的致動(dòng)器回縮之后，導(dǎo)通三相主軸馬達(dá)中的所有低側(cè)的MOSFET，以將主軸馬達(dá)中存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)入接地，以停止主軸馬達(dá)。
盡管已參考優(yōu)選實(shí)施例具體地示出和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的各種變化，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，應(yīng)將所公開的本發(fā)明僅僅當(dāng)作例證性的，并且僅僅被限制在所附權(quán)利要求所指定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)記錄盤驅(qū)動(dòng)器，包括數(shù)據(jù)盤，其具有多個(gè)數(shù)據(jù)道；多相主軸馬達(dá)，其具有用于每一相的繞組，并被連接到所述盤，以旋轉(zhuǎn)所述盤；換能器，用于向所述盤上的數(shù)據(jù)道寫入數(shù)據(jù)、或從其讀取數(shù)據(jù)；載架，其支撐所述換能器；斜坡，用于在所述盤驅(qū)動(dòng)器不操作時(shí)保持離開所述盤的所述載架；致動(dòng)器，被連接到所述載架，以在從一個(gè)數(shù)據(jù)道到另一數(shù)據(jù)道的道搜尋時(shí)將所述載架大致沿徑向地移動(dòng)跨越所述盤，并用于將所述載架移動(dòng)到所述斜坡；自適應(yīng)制動(dòng)控制器，被耦連到所述致動(dòng)器，并在移除了到主軸馬達(dá)的電源時(shí)，響應(yīng)于致動(dòng)器的速度，以制動(dòng)該致動(dòng)器；以及整流器電路，用于在移除了到主軸馬達(dá)的電源并且致動(dòng)器已被制動(dòng)時(shí)，將來自主軸馬達(dá)的反電動(dòng)勢轉(zhuǎn)換為用于致動(dòng)器將所述載架回縮到所述斜坡的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中，當(dāng)主軸馬達(dá)斷電時(shí)，所述自適應(yīng)制動(dòng)控制器響應(yīng)于道搜尋的長度，所述道搜尋長度代表致動(dòng)器速度。
3.如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述致動(dòng)器是在其移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(EMF)的音圈馬達(dá)(VCM)，并且其中，所述自適應(yīng)制動(dòng)控制器包括用于將與所述反EMF電壓相反的電壓施加到VCM的電路，所述反電壓可響應(yīng)于VCM的速度而調(diào)整。
4.如權(quán)利要求3所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述自適應(yīng)制動(dòng)控制器包括用于將反電壓施加持續(xù)制動(dòng)時(shí)間的電路，所述制動(dòng)時(shí)間可響應(yīng)于VCM的速度而調(diào)整。
5.如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述自適應(yīng)制動(dòng)控制器響應(yīng)于高于閾值的致動(dòng)器速度，并且還包括耦連到致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路，用于當(dāng)移除到主軸馬達(dá)的電源時(shí)、當(dāng)致動(dòng)器速度低于所述閾值時(shí)制動(dòng)所述致動(dòng)器。
6.如權(quán)利要求5所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述致動(dòng)器是在其移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(EMF)的音圈馬達(dá)(VCM)，并且其中所述閾值速度由VCM反EMF閾值電壓代表。
7.一種磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器，包括磁記錄盤，其具有多個(gè)同心數(shù)據(jù)道；多相主軸馬達(dá)，其具有用于每一相的繞組，并被連接到所述盤，以旋轉(zhuǎn)所述盤；頭，用于向所述盤上的數(shù)據(jù)道寫入數(shù)據(jù)、或從其讀取數(shù)據(jù)；滑動(dòng)塊，其支撐所述頭；音圈馬達(dá)(VCM)致動(dòng)器，用于在從一個(gè)數(shù)據(jù)道到另一數(shù)據(jù)道的道搜尋時(shí)將所述滑動(dòng)塊和頭大致沿徑向地移動(dòng)跨越所述盤；懸架，其將所述滑動(dòng)塊連接到所述致動(dòng)器；斜坡，用于在所述盤驅(qū)動(dòng)器不操作時(shí)保持離開所述盤的所述懸架；自適應(yīng)VCM制動(dòng)控制器，用于當(dāng)在道搜尋期間發(fā)生主軸馬達(dá)的意外斷電時(shí)制動(dòng)所述VCM，所述自適應(yīng)VCM制動(dòng)控制器能夠提供多個(gè)VCM制動(dòng)電壓，每個(gè)制動(dòng)電壓對應(yīng)于道搜尋長度的帶；以及整流器電路，用于在已制動(dòng)了VCM之后、將來自主軸馬達(dá)的反電動(dòng)勢(EMF)轉(zhuǎn)換為用于VCM將所述滑動(dòng)塊和懸架回縮到所述斜坡的電流。
8.如權(quán)利要求7所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述自適應(yīng)VCM制動(dòng)控制器包括用于施加每個(gè)制動(dòng)電壓持續(xù)制動(dòng)時(shí)間的電路，所述制動(dòng)時(shí)間可根據(jù)道搜尋長度而選擇。
9.如權(quán)利要求7所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述自適應(yīng)VCM制動(dòng)控制器響應(yīng)于高于閾值的VCM致動(dòng)器速度，并且還包括耦連到VCM的VCM動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路，用于在VCM致動(dòng)器速度低于所述閾值時(shí)制動(dòng)所述VCM。
10.如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述自適應(yīng)VCM制動(dòng)控制器響應(yīng)于代表VCM致動(dòng)器速度的VCM反EMF。
11.一種用于在磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器中的意外斷電之后將頭卸載離開盤的方法，所述盤驅(qū)動(dòng)器具有盤，其具有多個(gè)同心數(shù)據(jù)道；多相主軸馬達(dá)，其具有用于每一相的繞組，并被連接到所述盤，以旋轉(zhuǎn)所述盤；頭，用于向所述盤上的數(shù)據(jù)道寫入數(shù)據(jù)、或從其讀取數(shù)據(jù)；以及音圈馬達(dá)(VCM)致動(dòng)器，用于在從一個(gè)數(shù)據(jù)道到另一數(shù)據(jù)道的道搜尋時(shí)將所述頭移動(dòng)跨越所述盤；該方法包括確定在發(fā)生斷電時(shí)正執(zhí)行的道搜尋的長度；響應(yīng)于所述道搜尋長度，選擇要施加到VCM的VCM制動(dòng)電壓的值；將所述所選擇的VCM制動(dòng)電壓施加到VCM，持續(xù)預(yù)定時(shí)間；以及在制動(dòng)VCM之后，將來自正轉(zhuǎn)動(dòng)的主軸馬達(dá)的電流導(dǎo)向VCM，以使得VCM致動(dòng)器將頭卸載離開所述盤。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括如果在發(fā)生斷電時(shí)VCM致動(dòng)器速度低于預(yù)定閾值，則不施加所述所選擇的VCM制動(dòng)電壓，并且將VCM短接到地，以動(dòng)態(tài)制動(dòng)所述VCM。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述選擇VCM制動(dòng)電壓的值包括存儲(chǔ)一組預(yù)定制動(dòng)電壓值、以及道搜尋長度的相應(yīng)帶，并且選擇與包含所確定的道搜尋長度的帶相對應(yīng)的制動(dòng)電壓值。
全文摘要
一種磁記錄硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD)使用在道搜尋期間意外斷電時(shí)的音圈馬達(dá)(VCM)的自適應(yīng)制動(dòng)。自適應(yīng)制動(dòng)控制器將預(yù)選值的制動(dòng)電壓施加到VCM，以使得自由移動(dòng)的致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)反向。根據(jù)致動(dòng)器速度確定所選制動(dòng)電壓的值。在HDD的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)一組制動(dòng)電壓值，并且每個(gè)制動(dòng)電壓值對應(yīng)于道搜尋長度的帶，其中每個(gè)帶代表一定范圍的致動(dòng)器速度。對于每次搜尋，在寄存器中存儲(chǔ)與搜尋長度所落入的帶相對應(yīng)的制動(dòng)電壓值。如果在搜尋期間發(fā)生突然斷電(EPO)，則從寄存器檢索制動(dòng)電壓值，并將其施加到VCM，以制動(dòng)VCM。在以此方式自適應(yīng)地制動(dòng)了VCM之后，發(fā)生致動(dòng)器回縮，以卸載頭。
文檔編號(hào)G11B5/82GK101017680SQ20071000522
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月10日
發(fā)明者彼得·K·何, 李·D·古彥特蘭, 丁邦彥, 方·V·武 申請人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司