各種實施例涉及用于大容量存儲裝置的記錄頭的結(jié)構(gòu)和方法，并且更具體地講，涉及光記錄頭的功率放大器驅(qū)動器。

背景技術(shù)：

光帶是數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。在某些示例中，它能夠采用長窄條的形式，圖案能夠被寫到所述長窄條上并且能夠從所述長窄條讀取圖案。相對于磁帶，光帶可促進更高的數(shù)據(jù)傳送速率、更大的存儲容量和減少的存取時間。此外，因為使用不觸碰光帶的記錄表面的光學(xué)拾取單元寫和讀光帶，所以它可以比磁帶更耐用。

功率放大器已用于驅(qū)動在大容量存儲裝置(諸如，磁盤和磁帶驅(qū)動器)中使用的記錄頭的致動器。功率放大器是用于控制致動器的運動的伺服子系統(tǒng)的一部分，所述致動器將記錄頭放置在記錄介質(zhì)上的預(yù)期軌道上方。然而，這些放大器驅(qū)動器的過多功率耗散和大覆蓋區(qū)(電路板上需要的區(qū)域)使其非常不適合新一代的光帶驅(qū)動架構(gòu)。這是由于需要具有多個致動器的許多光學(xué)拾取單元(例如，24個及以上)。因此，本發(fā)明人確定需要新的拾取頭結(jié)構(gòu)和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種記錄頭單元能夠包括：記錄頭，用于與存儲介質(zhì)相互作用；致動器，連接到記錄頭，并且被配置為相對于存儲介質(zhì)移動記錄頭；和控制電路，用于向致動器發(fā)送控制信號，其中所述控制電路包括脈沖驅(qū)動h橋放大器以控制流向致動器的電流，

在示例中，所述控制電路包括串聯(lián)連接以創(chuàng)建第一節(jié)點的第一開關(guān)和第二開關(guān)、串聯(lián)連接以創(chuàng)建第二節(jié)點的第三開關(guān)和第四開關(guān)。在示例中，所述致動器以電氣方式連接在第一和第二節(jié)點之間。在示例中，所述第二開關(guān)連接到地，第四開關(guān)連接到地，并且第一開關(guān)和第三開關(guān)連接到電源。在示例中，所述控制電路還包括向第一、第二、第三和第四開關(guān)提供控制信號的脈沖控制模塊，第一和第四開關(guān)導(dǎo)電以沿第一方向向致動器發(fā)送電流從而沿第一頭方向移動記錄頭，并且第三和第二開關(guān)導(dǎo)電以沿第二方向向致動器發(fā)送電流從而沿第二頭方向移動記錄頭。在示例中，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)全都在d類模式下操作以使功率損耗最小化。在示例中，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)是mosfet。

在示例中，所述控制電路控制向致動器輸出具有可變頻率和可變脈沖寬度的脈沖信號。

在示例中，所述控制電路包括通向控制器信號的輸入的反饋環(huán)。在示例中，所述控制電路包括感測電阻器，所述感測電阻器向放大器提供第一感測信號，所述放大器向加法電路輸出第二感測信號，所述加法電路對第二感測信號和來自控制器的輸入求和并且向前向補償模塊輸出信號，所述前向補償模塊向脈沖控制模塊輸出信號。

一種記錄頭單元能夠包括：記錄頭，用于與存儲介質(zhì)相互作用；致動器，連接到記錄頭，并且被配置為相對于存儲介質(zhì)移動記錄頭；和控制電路，用于向致動器發(fā)送控制信號，其中所述控制電路包括用于控制流向致動器的電流的脈沖驅(qū)動開關(guān)電路。

在示例中，所述控制電路包括串聯(lián)連接以創(chuàng)建第一節(jié)點的第一開關(guān)和第二開關(guān)、串聯(lián)連接以創(chuàng)建第二節(jié)點的第三開關(guān)和第四開關(guān)，并且其中致動器以電氣方式連接在第一和第二節(jié)點之間。在示例中，所述第二開關(guān)連接到地，第四開關(guān)連接到地，并且第一開關(guān)和第三開關(guān)連接到電源。在示例中，所述控制電路還包括向第一、第二、第三和第四開關(guān)提供控制信號的脈沖控制模塊，第一和第四開關(guān)導(dǎo)電以沿第一方向向致動器發(fā)送電流從而沿第一頭方向移動記錄頭，并且第三和第二開關(guān)導(dǎo)電以沿第二方向向致動器發(fā)送電流從而沿第二頭方向移動記錄頭。

在示例中，所述控制電路包括通向控制器信號的輸入的反饋環(huán)。

在示例中，所述控制電路包括感測電阻器，所述感測電阻器向放大器提供第一感測信號，所述放大器向加法電路輸出第二感測信號，所述加法電路對第二感測信號和來自控制器的輸入求和并且向前向補償模塊輸出信號，所述前向補償模塊向脈沖控制模塊輸出信號。

在示例中，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)是mosfet。

在示例中，所述控制電路控制向致動器輸出具有可變頻率和可變脈沖寬度的脈沖信號。

附圖說明

圖1顯示根據(jù)示例的記錄頭單元的示意圖。

圖2顯示根據(jù)示例的使用記錄頭單元的光帶系統(tǒng)的各部分的示意圖。

圖3顯示根據(jù)示例的記錄頭單元的一部分的電路圖。

圖4顯示根據(jù)示例的記錄頭單元的脈沖控制塊的示圖。

圖5顯示根據(jù)示例的記錄頭單元的控制方案的示圖。

圖6顯示根據(jù)示例的記錄頭單元的信號狀態(tài)的表。

圖7顯示根據(jù)示例的使用記錄頭單元的光帶系統(tǒng)的各部分的示意圖。

具體實施方式

根據(jù)需要，這里公開本發(fā)明的詳細實施例；然而，應(yīng)該理解，公開的實施例僅是可按照各種替代形式實現(xiàn)的本發(fā)明的示例。附圖不必符合比例；一些特征可被夸大或最小化以顯示特定部件的細節(jié)。因此，這里公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)被解釋為是限制性的，而僅應(yīng)被解釋為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

圖1顯示用于在從控制器106接收到指令時與用于存儲數(shù)據(jù)的大容量存儲介質(zhì)104相互作用的記錄頭單元102的示意圖。大容量存儲介質(zhì)104能夠是帶狀介質(zhì)，例如光帶或磁帶或其組合。記錄頭單元102從控制器106接收指令。記錄頭單元102適于使用脈沖控制信號在存儲介質(zhì)上移動尋址位置。

控制器106能夠是指示記錄頭單元102移動到介質(zhì)104上的某些軌道或介質(zhì)104上的區(qū)或片段內(nèi)的軌道的計算機或計算機器的一部分。控制器106也用作與其它計算裝置和/或電路的接口，所述其它計算裝置和/或電路能夠從所述介質(zhì)請求數(shù)據(jù)或請求將數(shù)據(jù)寫在所述介質(zhì)上并且存儲在所述介質(zhì)上。在示例中，記錄頭單元102包括伺服系統(tǒng)107以相對于介質(zhì)104將記錄頭110移動到其指示的位置。記錄頭110能夠以非機械方式與介質(zhì)104相互作用以便讀取數(shù)據(jù)位以及將數(shù)據(jù)位寫到所述介質(zhì)。伺服系統(tǒng)107包括控制電路108，控制電路108發(fā)送電指令并且例如從控制器106接收電指令并且指示致動器109。伺服系統(tǒng)107使用脈沖控制信號定位記錄頭110。致動器109基于來自控制電路108的指令移動記錄頭110。在示例中，控制電路接收關(guān)于記錄頭110的位置和用于移動記錄頭110的功率的指令。

圖2顯示作為光帶驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和介質(zhì)，所述光帶驅(qū)動系統(tǒng)可包括例如多個光學(xué)拾取單元102(例如，102a-102x)和控制器106。當(dāng)光帶104移經(jīng)拾取單元102時，每個光學(xué)拾取單元102可在控制器106的控制下產(chǎn)生光束，當(dāng)所述光束聚焦在光帶104的物理軌道上時，所述光束寫數(shù)據(jù)到物理軌道或從物理軌道讀取數(shù)據(jù)。光帶104能夠在它的物理軌道上存儲二進制數(shù)據(jù)。控制器106包括用于處理指令以向光學(xué)拾取單元發(fā)出操作信號并且為其它電路(未示出)提供接口的電路。在圖2的示例中，光帶驅(qū)動系統(tǒng)包括二十四個光學(xué)拾取單元112。在其它示例中，光學(xué)拾取單元的數(shù)量當(dāng)然可以是不同的。例如，替代光帶驅(qū)動系統(tǒng)可僅包括六個、十二個或二十四個光學(xué)拾取單元或其它2ⁿ個單元。

光學(xué)拾取單元102被設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)上以允許移動從而與存儲帶上的軌道對準(zhǔn)，并且適于讀取其在存儲帶上的分派的軌道或?qū)?shù)據(jù)寫到其在存儲帶上的分派的軌道。所述支撐結(jié)構(gòu)能夠包括伺服系統(tǒng)102，伺服系統(tǒng)102使用脈沖控制系統(tǒng)將記錄頭110定位在與存儲帶104上的位置關(guān)聯(lián)的地址。拾取單元102可隨后相對于介質(zhì)104的對應(yīng)片段沿側(cè)向移動，從而它們能夠與介質(zhì)片段內(nèi)的指定軌道對準(zhǔn)并且利用所述指定軌道讀/寫。例如，根據(jù)控制器106的命令，每個光學(xué)拾取單元102可在光帶104的對應(yīng)片段內(nèi)移動。每個光學(xué)拾取單元102能夠隨后讀取對應(yīng)光帶軌道上的數(shù)據(jù)。然而，移動光學(xué)拾取單元102消耗電能并且在所述系統(tǒng)內(nèi)釋放熱量。在操作中，指令能夠?qū)㈦娔芤龑?dǎo)到每個光學(xué)拾取單元102以使所述單元沿側(cè)向移動從而與存儲帶的片段對準(zhǔn)。

當(dāng)讀或?qū)懘鎯?04時，使用光學(xué)拾取單元的系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫到通過地址來識別的物理位置。這個地址識別存儲帶104上的物理位置，并且能夠由從控制器106到伺服系統(tǒng)的電信號表示。每個光學(xué)拾取單元102包括致動器以將電信號轉(zhuǎn)換成機械運動信號從而將單元102的頭移動到存儲介質(zhì)104上的尋址位置。

圖3顯示根據(jù)示例的記錄頭單元102和用于控制所述記錄頭單元的系統(tǒng)。記錄頭單元102包括脈沖控制器301，脈沖控制器301接收控制信號并且輸出脈沖信號以定位記錄頭110。脈沖控制器301能夠?qū)崿F(xiàn)傳遞函數(shù)，所述傳遞函數(shù)輸出控制信號，所述控制信號導(dǎo)致用于控制記錄頭的定位的脈沖信號。參照圖5和6更詳細地描述脈沖控制器301的示例。脈沖控制器301能夠包括用于執(zhí)行指令(所述指令能夠是機器可讀指令并且可存儲在存儲器中)的電路或處理器以影響脈沖控制器301的功能。脈沖控制器301在線305上輸出控制信號。所述輸出能夠是來自比較器307的差分信號，比較器307從脈沖控制器301的傳遞函數(shù)接收正信號和負信號。比較器307能夠是在由脈沖控制器301中的電路或處理器執(zhí)行的指令中實現(xiàn)的虛擬比較器。虛擬比較器307能夠使用來自所述傳遞函數(shù)的正信號和負信號之差提供穩(wěn)定的步進信號(steppedsignal)。線305上的控制信號被提供以控制接合致動器109的橋310。橋310提供負脈沖電流和正脈沖電流以便為致動器109供電。利用沿一個方向的更強大的信號，基于負信號或正信號之一，致動器109將會沿該方向?qū)⒂涗涱^移動更大的距離。橋310能夠包括開關(guān)311、312、313、314。開關(guān)311、312串聯(lián)連接并且形成橋310的第一腿。開關(guān)313、314串聯(lián)連接并且形成h橋拓撲的橋的第二腿。第一腿和第二腿都能夠是集成電路，例如互補mosfet半橋，其能夠是sanjose,ca的fairchildsemiconductor的nds885h。開關(guān)311能夠是p柵極場效應(yīng)晶體管，其源極連接到電壓源，柵極連接到輸入線305并且漏極連接到節(jié)點315。節(jié)點315連接到致動器109的一端和開關(guān)312的漏極。開關(guān)312能夠是n柵極場效應(yīng)晶體管，其源極連接到地，柵極連接到輸入線305并且漏極連接到節(jié)點315。開關(guān)313能夠是p柵極場效應(yīng)晶體管，其源極連接到電壓源，柵極連接到反相的輸入線305并且漏極連接到節(jié)點317。開關(guān)314能夠是n柵極場效應(yīng)晶體管，其源極連接到地，柵極連接到反相的輸入線305并且漏極連接到節(jié)點317。節(jié)點317連接到致動器109的第二端。反相器(這里示出為nand門)使控制線305反相為線306，線306連接到開關(guān)313和314的柵極。

在操作中，致動器109基于電流振幅和電流方向移動記錄頭110。開關(guān)311-314控制針對致動器的電信號，即脈沖寬度、持續(xù)時間和頻率。開關(guān)311-314提供互補開關(guān)動作。開關(guān)311和314一起操作以完成導(dǎo)電電路。開關(guān)312和313一起操作以完成導(dǎo)電電路。當(dāng)開關(guān)311和314“接通”(導(dǎo)電)時，電流將會沿一個方向流經(jīng)致動器并且沿該方向“推”致動器109。在開關(guān)311和314處于接通狀態(tài)的情況下，開關(guān)312、313處于斷開狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)312和313“接通”(導(dǎo)電)時，電流將會沿另一方向流經(jīng)致動器并且沿拉方向“拉”致動器109。在開關(guān)312和313處于“接通”狀態(tài)的情況下，開關(guān)311、314處于斷開狀態(tài)。通過在節(jié)點315、317施加推/拉信號，開關(guān)對311、314和312、313的操作導(dǎo)致致動器運動的完整控制。開關(guān)311-314的狀態(tài)由比較器307和脈沖控制器301控制，這能夠是管理致動器109的運動的伺服系統(tǒng)控制的一部分。比較器307產(chǎn)生的對導(dǎo)致正脈沖和負脈沖的控制器301的線性控制律之間的關(guān)系的計算創(chuàng)建針對致動器的推信號和拉信號。

圖4顯示脈沖控制器301的實施例。伺服控制律模塊401包括用于存儲指令的存儲器，所述指令為致動器109實現(xiàn)想要的控制律。伺服控制律模塊401還能夠包括模擬或分立信號處理部件或電路。模塊401輸出分離到兩個路徑403、405中的信號。限幅器407、409分別從路徑403、405接收信號。限幅器407、409操作以將通過每個路徑的振幅信號僅限制為與該路徑關(guān)聯(lián)的極性?？芍刂眯辈òl(fā)生器410輸出信號以與在限幅器407、409之后的路徑403、405處的信號進行比較?？芍刂眯辈òl(fā)生器410能夠是遞增計數(shù)器，所述遞增計數(shù)器在設(shè)置的頻率(例如，20mhz)操作，在200khz重置。比較器412比較來自限幅器407和計數(shù)器410的信號，將結(jié)果輸出給采樣和保持電路413，采樣和保持電路413向比較器307輸出信號。比較器414比較來自限幅器409和計數(shù)器410的信號，將結(jié)果輸出給采樣和保持電路414，采樣和保持電路414向比較器307輸出信號。在操作中，每個路徑403、405處的信號被與可重置斜波發(fā)生器410的輸出進行比較以從采樣和保持電路413、415產(chǎn)生推或拉脈沖，所述推或拉脈沖具有與來自模塊401的控制律的寬度和極性成比例的寬度和極性。在示例中，從控制律的實現(xiàn)方式產(chǎn)生的“接通”控制信號的寬度基于低于圖5中示出的控制線或曲線的值的計數(shù)器值。針對開關(guān)的“接通”信號具有與計數(shù)器小于或等于設(shè)置的值的時間對應(yīng)的寬度。在示例中，如果計數(shù)器被設(shè)置為在200khz通過單個增量來計數(shù)，則計數(shù)器值100將會導(dǎo)致50％占空比。

圖5顯示根據(jù)示例的用于記錄頭單元102的控制方案500的示圖。記錄頭的致動器的推/拉動作被表示為直線控制方案。也就是說，在x軸上表示致動器的移動，并且在y軸上表示信號功率。線性控制律通過對應(yīng)第一開關(guān)對311、314和第二開關(guān)對312、313分別導(dǎo)致信號501、502。如圖中所示，需要的致動器的移動越大，開關(guān)對(例如，橋的導(dǎo)電部分)的信號的脈沖越寬。

圖6顯示在比較器304的輸入(out1，out2)處的信號值的真值表和導(dǎo)致致動器109運動的開關(guān)311-314的狀態(tài)。例如，為了沿第一方向推致動器，out1為高；out2為低；開關(guān)311、314導(dǎo)電；并且開關(guān)312、313斷開。為了沿第二方向拉致動器，out1為低；out2為高；開關(guān)311、314斷開(不導(dǎo)電)；并且開關(guān)312、313導(dǎo)電。為了使致動器空閑，out1和out2為低；開關(guān)311、313斷開(不導(dǎo)電)；并且開關(guān)312、314導(dǎo)電。

圖7顯示根據(jù)示例的記錄頭單元102和用于控制所述記錄頭單元的系統(tǒng)，并且類似于具有反饋環(huán)的圖3。圖7實施例實現(xiàn)“跨導(dǎo)”(電流到電壓)反饋控制系統(tǒng)。感測電阻器701定位在開關(guān)312、313的漏極連接和致動器109的第二端之間。運算放大器703從感測電阻器701的每一端接收信號，并且向加法電路705輸出信號。加法電路705還從控制器106接收信號，并且向前向補償模塊707輸出求和信號。補償模塊707向脈沖控制模塊301輸出控制信號。補償模塊707能夠包括用于執(zhí)行指令以處理信號的電路和用于存儲所述指令的存儲器。補償模塊707能夠是積分器引導(dǎo)，例如實現(xiàn)(k*(st+1)/s)。補償模塊707能夠操作以抑制由于部件不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的最后反饋環(huán)的dc偏移。在操作中，來自放大器703的信號是致動器109中的電流的低通濾波器表示，并且通過封閉反饋環(huán)的動作，它迫使通過致動器并且在電阻器處的電流與控制器的電流需求的電流相同。

使用以上結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了各種益處。所述開關(guān)能夠是能夠在開關(guān)模式(d類模式)下操作的mosfet晶體管。與現(xiàn)有技術(shù)線性驅(qū)動器致動器操作相比，這導(dǎo)致h橋中的功率耗散在極大程度上最小化。與傳統(tǒng)脈寬調(diào)制技術(shù)相比，致動器控制信號的脈沖轉(zhuǎn)變也使致動器本身的功率耗散最小化。使用圖7反饋實施例，控制器能夠更準(zhǔn)確地校正所述裝置的部件變化和溫度變化。

放大器(例如，線性功率放大器(lpa))已被用于驅(qū)動在大容量存儲裝置(諸如，磁盤和磁帶以及光盤和光帶驅(qū)動器)中使用的記錄頭的音圈致動器。這些存儲裝置使用功率放大器作為其用于控制致動器的運動的伺服子系統(tǒng)的一部分，所述致動器將記錄頭放置在記錄介質(zhì)上的預(yù)期軌道上方。這些放大器的部件的過多功率耗散和大覆蓋區(qū)(即，電路板上需要的區(qū)域)使其非常不適合下一代大容量存儲系統(tǒng)(諸如，光帶驅(qū)動器)。這可能是由于需要許多拾取單元(例如，大于十二個或二十四個或更大數(shù)量的拾取單元)，每個拾取單元具有多個致動器。如本發(fā)明人所發(fā)現(xiàn)，需要致動器和拾取單元系統(tǒng)的這些驅(qū)動器的新的低成本低功率耗散設(shè)計。本公開描述了具有用于減輕與現(xiàn)有技術(shù)線性驅(qū)動器關(guān)聯(lián)的問題的功率放大器設(shè)計的新的致動器驅(qū)動器。

盡管以上描述了示例性實施例，但這些實施例并不意圖描述本發(fā)明的所有可能的形式。相反地，在說明書中使用的詞語是描述的詞語而非限制的詞語，并且應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種變化。另外，各種實現(xiàn)的實施例的特征可被組合以形成本發(fā)明的另外的實施例。