包含具有供應電壓噪聲衰減的主軸電機電流感測的數(shù)據(jù)存儲裝置的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種數(shù)據(jù)存儲裝置，該數(shù)據(jù)存儲裝置包括在磁盤上方致動的磁頭和被配置為旋轉(zhuǎn)磁盤的主軸電機，其中主軸電機包括多個線圈。利用響應于供應電壓生成的電力電壓給主軸電機供電。當感應到電流從電力電壓流過至少一個線圈時，箝位電路被啟用，其中箝位電路被配置以將電力電壓箝位到小于供應電壓的峰值電壓，以便減弱電力電壓中的噪聲。當沒有感應到電流時，禁用箝位電路。
【專利說明】
包含具有供應電壓噪聲衰減的主軸電機電流感測的數(shù)據(jù)存儲裝置
【背景技術(shù)】
[0001]諸如磁盤驅(qū)動器等的數(shù)據(jù)存儲裝置包括磁盤和連接到致動器臂的遠端的磁頭，致動器臂通過音圈電機(VCM)繞樞軸旋轉(zhuǎn)從而將磁頭徑向定位在磁盤上方。磁盤包括多個徑向間隔的用于記錄用戶數(shù)據(jù)扇區(qū)和伺服扇區(qū)的同心磁道。伺服扇區(qū)包括磁頭定位信息(例如，磁道地址)，其被磁頭讀取并且被伺服控制系統(tǒng)處理，從而在致動器臂逐磁道尋道時控制致動器臂。
[0002]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的磁盤格式2，其包括被伺服扇區(qū)6o-6n限定的若干伺服磁道4，伺服扇區(qū)繞著每個伺服磁道的圓周而被記錄。每個伺服扇區(qū)6,包括:前導碼8，該前導碼8用于存儲周期性圖案，其允許讀信號適當?shù)脑鲆嬲{(diào)整和時序同步；以及同步記號10，該同步記號10用于將被用于符號同步化的特殊圖案存儲到伺服數(shù)據(jù)字段12。伺服數(shù)據(jù)區(qū)12存儲粗略的磁頭定位信息，例如伺服磁道地址，其用于在尋道操作期間將磁頭定位在目標數(shù)據(jù)磁道的上方。每個伺服扇區(qū)6,進一步包括若干組伺服脈沖14(例如，N和Q伺服脈沖)，其用相對于彼此以及相對于伺服軌道中心線的預定相位進行記錄。基于相位的伺服脈沖14提供精細的磁頭定位信息，其用于中心線追蹤并且在讀/寫操作期間訪問數(shù)據(jù)磁道。位置誤差信號(PES)通過讀取伺服脈沖14生成，其中PES代表相對于目標伺服磁道的中心線測量的磁頭的位置。伺服控制器處理PES以生成應用到磁頭致動器(例如，音圈電機)的控制信號，以便在磁頭上方以減少PES的方向徑向致動磁頭。
【附圖說明】
[0003]圖1示出了包括多個被伺服扇區(qū)限定的伺服磁道的現(xiàn)有技術(shù)的磁盤格式。
[0004]圖2A示出了根據(jù)一個實施例的磁盤驅(qū)動器形式的數(shù)據(jù)存儲裝置，其包括通過主軸電機在磁盤上方致動的磁頭，其中主軸電機包括多個線圈并且被響應于供應電壓所生成的電力電壓供電。
[0005]圖2B是根據(jù)一個實施例的流程圖，其中當感應到電流從電力電壓流過至少一個線圈時，電力電壓被箝位到小于供應電壓的峰值電壓。
[0006]圖2C說明當感應到電流時的電力電壓的箝位，以便減弱在電力電壓中的噪聲。
[0007]圖3示出了一個實施例，其中基于控制電路是否正感應到電流流過至少一個線圈，適當?shù)捏槲浑娐繁粏⒂?禁用。
[0008]圖4示出了一個實施例，其中箝位電路包括箝位場效應晶體管(FET)，所述鉗位場效應晶體管被配置為源極跟隨器并且被命令電壓控制以箝位電力電壓。
[0009]圖5示出了一個實施例，其中反饋回路基于源極電壓和命令電壓之間的差值生成箝位FET的柵極電壓。
[0010]圖6示出了一個實施例，其中當感應到電流流過至少一個線圈時，電流傳感器感應到電流流過箝位FET。
[0011 ]圖7A和圖7B說明了一個實施例，其中當供應電壓下降到低于閾值時，箝位FET被配置進入隔離模式，其中通過將P-阱體從源級斷開并且將P-阱體連接到漏極實現(xiàn)配置FET進入隔咼模式。
【具體實施方式】
[0012]圖2A示出了根據(jù)一個實施例的磁盤驅(qū)動器形式的數(shù)據(jù)存儲裝置，其包括在磁盤18上被致動的磁頭16以及被配置以旋轉(zhuǎn)磁盤18的主軸電機20，其中主軸電機20包括多個線圈。主軸電機20用響應于供應電壓22所生成的電力電壓供電。磁盤驅(qū)動器進一步包括控制電路24，該控制電路24被配置以執(zhí)行圖2B的流程圖，其中當感應到電流從電力電壓流過至少一個線圈時(方框26)，電力電壓被箝位到小于供應電壓的峰值電壓，以便減弱電力電壓中的噪聲(方框28)。當沒有感應到電流時(方框30)，禁用電力電壓的箝位(方框32)。
[0013]出于任何適當?shù)脑?，控制電?4可以被配置以感應電流從電力電壓流過主軸電機20的至少一個線圈。在一個實施例中，流過線圈的電流可以被感應以檢測轉(zhuǎn)子相對于定子的位置，其可用于在起轉(zhuǎn)主軸電機20之前確定換向序列的初始狀態(tài)。在圖2A的實施例中，流過線圈的電流34是被用來向主軸電機20供電的電力電壓的函數(shù)。如果電力電壓被生成如供應電壓22，電流感應可能被供應電壓22中的任何噪聲不利地影響，例如在圖2C的示例中所說明的噪聲。因此，在一個實施例中，用于向主軸電機20供電的電力電壓可以被箝位在供應電壓的峰值電壓以下的電平，例如，箝位在基本上等于峰值電壓減去供應電壓22中的噪聲振幅的電平，如圖2C中所說明的。以這種方式，電力電壓中噪聲被減弱，其提高了電流感應的準確性。
[0014]圖3示出了被配置以控制主軸電機的操作的控制電路，其包括箝位電路36，鉗位電路36被配置為當感應到電流流過主軸電機20的至少一個線圈時，將電力電壓38箝位到小于供應電壓22。在主軸電機20的正常操作過程中，由主軸電機20的線圈生成的反電動勢(BEMF)電壓40可以被處理，以便驅(qū)動換向控制器42的換向序列。主軸控制塊44可以處理BEMF信號46，其可以是代表BEMF零點交叉的方波，如被BEMF檢測器48所檢測的。換向控制器42可以生成控制信號50，其配置BEMP檢測器48以在磁盤旋轉(zhuǎn)時檢測由每個線圈生成的BEMF電壓的零點交叉。換向控制器42也生成應用到換向邏輯54的控制信號52。在圖3的實施例中，換向邏輯54被控制信號52配置以控制開關(guān)56的狀態(tài)，以便用電力電壓38驅(qū)動線圈。換向邏輯54可以以任何適當?shù)姆绞讲僮?，例如通過驅(qū)動開關(guān)56作為線性放大器，其將連續(xù)-時間的正弦曲線電壓應用到線圈。在另外的實施例中，換向邏輯54可以使用脈寬調(diào)制(PffM)驅(qū)動開關(guān)56，例如使用方波P麗，梯形的PWM，或者正弦曲線的PWM。不管線圈怎樣被驅(qū)動，換向控制器42生成控制信號52使得線圈在正確的時段被換向，從而生成所期望的旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場引起主軸電機旋轉(zhuǎn)。在一個實施例中，主軸控制塊44可以生成控制信號58，該控信號58控制驅(qū)動電壓(連續(xù)的或PWM)的有效振幅，從而控制主軸電機20的速度。
[0015]例如，當感應到電流流過至少一個線圈時，為了在起轉(zhuǎn)操作開始時檢測轉(zhuǎn)子相對于定子的位置，箝位電路36被控制信號60啟用以箝位電力電壓38小于供應電壓22的峰值電壓，如參照圖2C上面所述，從而減弱在電力電壓38中的噪聲。從電力電壓38流過至少一個線圈的電流可以以任何適當?shù)姆绞奖桓袘?。在一個實施例中，在圖3中所示的開關(guān)56可以包括用于感應流過線圈的電流的適當?shù)碾娐?，以及在下面所描述的其他實施例中，流過線圈的電流可以通過感應流過箝位電路36的電流被感應，或者通過感應流過隔離FET (ISOFET)的電流被感應。
[0016]圖4示出了一個實施例，其中箝位電路36包括箝位FET62，該鉗位FET62被配置為源極跟隨器，其中控制電路通過調(diào)整命令電壓64而啟用箝位電路36，命令電壓64被配置以控制箝位FET 62的柵極。例如，在一個實施例中，控制電路配置命令電壓64近似為:
[0017]Vd_峰值-噪聲振幅+VthVcL峰值代表供應電壓22的峰值電壓，噪聲振幅代表供應電壓22中的噪聲振幅，以及Vth代表箝位FET 62的閾值電壓。在這種方式中，箝位FET 62的源級電壓(并且因此電力電壓38)被箝位在:
[0018]Vd_峰值-噪聲振幅
[0019]如圖2C中的示例所示，因此在電流感應模式期間減弱了電力電壓38中的噪聲。
[0020]圖4的實施例也包括隔離FET(IS0FET)66，其在正常操作期間被配置到開(ON)態(tài)。如果供應電壓22下降到閾值以下(例如，在電力故障期間)，ISOFET 66被配置到關(guān)(OFF)態(tài)，以至于ISOFET 66的體二極管阻止電流從電力電壓流到供應電壓22。在圖4所說明的一個實施例中，適當?shù)碾娏鞲袘娐?8被耦合到ISOFET 66，以便在電流感應模式期間感應流過ISOFET 66的電流以及因此感應流過主軸電機20的至少一個線圈的電流。
[0021]圖5示出了一個實施例，其中控制電路24啟用箝位電路36，其中啟用鉗位電路36是通過設置命令電壓70近似為:
[0022]Vd_峰值-噪聲振幅
[0023]以及通過使用反饋回路基于箝位FET62的源級電壓與命令電壓70之間的差值(由比較器74生成)，生成柵極電壓72。柵極電壓72被應用到箝位FET 62的柵極，其將源級電壓(以及電力電壓38)驅(qū)動到所期望的箝位電平。
[0024]在上面參考圖4和圖5所描述的實施例中，當沒有感應到流過至少一個線圈的電流時，控制電路24可以通過將命令電壓(64或70)增大到適當?shù)碾娖蕉皿槲浑娐?6。例如，在一個實施例中，控制電路24可以將命令電壓增大到高于供應電壓22的電平(使用適當?shù)纳龎弘娐?，以至于當箝位電路36在禁用狀態(tài)時，沒有相對于供應電壓22的電力電壓38的箝位。在另外的實施例中，控制電路24可以將命令電壓配置到供應電壓22的峰值電壓附近，或者低于峰值電壓的適當?shù)倪吘?，以至于甚至當箝位電?6在禁用狀態(tài)時，箝位電路36仍然可以提供電力電壓38的一定數(shù)量的箝位。
[0025]圖6示出了一個實施例，其中當供應電壓22下降到閾值以下時(例如，在電力故障時期)，圖4中的ISOFET 66被移除并且箝位FET 62被配置到隔離模式。在圖6中所說明的一個實施例中，適當?shù)碾娏鞲袘娐?6被耦合到箝位FET 62，以便在電流感應模式期間，感應流過箝位FET 62的電流以及因此感應流過主軸電機20的至少一個線圈的電流。
[0026]圖7A和圖7B說明了一個實施例，其中在電流感應模式中時，箝位FET62通過開關(guān)78被配置以箝位電力電壓38。當供應電壓22下降到閾值以下(例如，在電力故障期間)時，箝位FET 62被配置到隔離模式，其中通過配置開關(guān)78以從箝位FET 62的源極斷開箝位FET 62的P-阱體，以及將箝位FET 62的P-阱體連接到箝位FET 62的漏級從而將FET 62配置到隔離模式。這將箝位FET 62有效地配置到二極管，該二極管阻擋來自電力電壓38的電流流到供應電壓22，與圖4中的ISOFET 66的體二極管相似。在另外的實施例中(未示出)，通過將柵極終端和P-阱體接地，箝位FET 62可以被配置到隔離模式中。這個后面的實施例假定供應電壓22保持在閾值電平以下，否則在隔離模式中時將會損壞箝位FET 62。
[0027]圖3的箝位電路36可以被配置以將電力電壓38箝位到相對于供應電壓22的任何適當?shù)碾娖?。在一個實施例中，箝位電平可以被選擇為低于噪聲的振幅，如圖2C中的示例所示，但是在其他實施例中，箝位電平可以被設置得稍微較高，以便減弱供應電壓22中的一些但不是全部的噪聲。在一個實施例中，通過估計在不同的操作環(huán)境中的若干磁盤驅(qū)動器以及估計影響供應電壓22的最大的噪聲振幅，供應電壓22的噪聲振幅可以被預先確定。在另外的實施例中，控制電路24可以在進入電流感應模式之前測量供應電壓22中的噪聲振幅，并且隨后配置箝位電路36，以便相對于被測量的供應電壓22中的噪聲振幅減弱電力電壓38中的噪聲電平。
[0028]任何適當?shù)目刂齐娐房梢员挥糜趯嵤┥厦娴膶嵤├械牧鞒虉D，例如任何適當?shù)募呻娐坊螂娐贰＠?，控制電路可以在讀通道集成電路中被實施，或者在與讀通道分開的元件中被實施，例如磁盤控制器，或者上面所描述的某些操作可以通過讀通道和其他被磁盤控制器執(zhí)行。在一個實施例中，讀通道和磁盤控制器被作為分開的集成電路實施，而在替代實施例中，它們被裝配到單一的集成電路或片上系統(tǒng)(SOC)中。除此之外，控制電路可以包括適當?shù)那爸梅糯箅娐?，其被實施為單獨的集成電路，被集成到讀通道或磁盤控制器電路中，或者被集成到SOC中。
[0029]在一個實施例中，控制電路包括執(zhí)行指令的微處理器，指令可操作以引起微處理器執(zhí)行本文所描述的流程圖。指令可以被存儲在任何計算機-可讀媒介中。在一個實施例中，它們可以被存儲在微處理器之外或者與SOC中的微處理器集成的非易失性半導體存儲器中。在另外的實施例中，當磁盤驅(qū)動器被通電時，指令被存儲在磁盤上并且讀入易失性半導體存儲器中。而在另外的實施例中，控制電路包括適當?shù)倪壿嬰娐?，例如狀態(tài)機電路。
[0030]在各種實施例中，磁盤驅(qū)動器可以包括磁性磁盤驅(qū)動器，光盤驅(qū)動器等等。除此之夕卜，盡管上面的示例涉及到磁盤驅(qū)動器，各種實施例不被限制在磁盤驅(qū)動器并且能夠被應用到其他數(shù)據(jù)存儲裝置和系統(tǒng)中，例如磁帶驅(qū)動器、固態(tài)驅(qū)動器、混合驅(qū)動器等等。此外，一些實施例可以包括電子裝置，例如計算裝置、數(shù)據(jù)服務器裝置、媒體內(nèi)容存儲裝置等等，其包括如上所述的存儲媒體和/或控制電路。
[0031]上面所描述的各種特征和過程可以獨立于彼此使用，或者可以用各種方式結(jié)合。所有可能的結(jié)合和子組合旨在落入本公開的范圍內(nèi)。此外，在一些實施例中，某些方法、事件或過程塊可以被省略。本文所描述的方法和過程也不被限制到任何特定的序列，并且與其相關(guān)的塊或狀態(tài)能夠在其他合適的序列中被執(zhí)行。例如，描述的任務或者事件可以以具體公開的順序之外的其他順序執(zhí)行，或者多個可以被結(jié)合在單一的塊或狀態(tài)中。示例任務或事件可以串行、并行或以某些其他方式被執(zhí)行。任務或事件可以被添加到或從公開的示例實施例中移除。本文公開的示例系統(tǒng)和元件可以被配置為與公開的不同。例如，與所公開的示例實施例相比，元件可以被添加、移除或重新安排。
[0032]盡管已經(jīng)描述某些示例實施例，這些實施例只以示例的形式被表示，并不旨在限制本文所公開的發(fā)明的范圍。因此，前面的說明不旨在暗示任何特定特征、特性、步驟、模塊或塊是必要的或不可缺少的。事實上，本文所述的新穎的方法和系統(tǒng)可以以各種其他的形式實現(xiàn)；另外，可以實現(xiàn)本文所述的方法和系統(tǒng)的形式的各種省略、置換和改變，而不脫離本文所公開的實施例的精神。
【主權(quán)項】
1.一種數(shù)據(jù)存儲裝置包括: 磁盤； 主軸電機，其被配置以旋轉(zhuǎn)所述磁盤，其中所述主軸電機包括多個線圈； 磁頭，其在所述磁盤上被致動；以及 控制電路，其被配置以: 用響應于供應電壓所生成的電力電壓給所述主軸電機供電； 當感應到電流從所述電力電壓流過至少一個所述線圈時，啟用箝位電路，其中所述箝位電路被配置以將所述電力電壓箝位到小于所述供應電壓的峰值電壓，以便減弱所述電力電壓中的噪聲；以及 當沒有感應到電流時，禁用所述箝位電路。2.如權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)存儲裝置，其中所述箝位電路進一步被配置以箝位所述電力電壓近似為: Vd_峰值-噪聲振幅 其中: Vd_峰值代表所述供應電壓的所述峰值電壓；以及 噪聲振幅代表所述供應電壓中的噪聲振幅。3.如權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)存儲裝置，其中: 所述箝位電路包括場效應晶體管即FET，所述FET被配置為源極跟隨器；以及所述控制電路進一步被配置以通過調(diào)整命令電壓而啟用所述箝位電路，所述命令電壓被配置以控制所述FET的柵極。4.如權(quán)利要求3中所述的數(shù)據(jù)存儲裝置，其中所述控制電路進一步被配置以啟用所述箝位電路，其中啟用所述鉗位電路是通過設置所述命令電壓近似為: Vd_峰值-噪聲振幅+Vth 其中: Vd_峰值代表所述供應電壓的所述峰值電壓； 噪聲振幅代表所述供應電壓中的噪聲振幅；以及 Vth代表所述FET的閾值電壓。5.如權(quán)利要求3中所述的數(shù)據(jù)存儲裝置，其中所述控制電路進一步被配置以啟用所述箝位電路，其中啟用所述鉗位電路是通過設置所述命令電壓近似為: Vd_峰值-噪聲振幅 以及通過使用反饋回路基于所述FET的源級電壓與所述命令電壓之間的差值，生成柵極電壓，其中: 所述柵極電壓被應用到所述FET的柵極； Vd_峰值代表所述供應電壓的所述峰值電壓； 噪聲振幅代表在所述供應電壓中的噪聲振幅；以及 Vth代表所述FET的閾值電壓。6.如權(quán)利要求3中所述的數(shù)據(jù)存儲裝置，其中當所述供應電壓下降到閾值以下時，所述控制電路進一步被配置以將所述FET配置到隔離模式中，以便基本上阻止電流從所述電力電壓流向所述供應電壓。7.如權(quán)利要求6中所述的數(shù)據(jù)存儲裝置，其中所述控制電路進一步被配置以:通過將所述FET的P-阱體從所述FET的源級斷開，以及通過將所述FET的所述P-阱體連接到所述FET的漏極，將所述FET配置到所述隔離模式中。8.一種操作數(shù)據(jù)存儲裝置的方法，所述方法包括: 用響應于供應電壓所生成的電力電壓給主軸電機供電，其中所述主軸電機包括多個線圈，并且所述主軸電機被配置以旋轉(zhuǎn)磁盤并在所述磁盤上致動磁頭； 當感應到電流從所述電力電壓流過至少一個所述線圈時，將所述電力電壓箝位到小于所述供應電壓的峰值電壓，以便減弱所述電力電壓中的噪聲；以及當沒有感應到所述電流時，禁用所述箝位。9.如權(quán)利要求8中所述的方法，進一步包括箝位所述電力電壓近似為: Vd_峰值-噪聲振幅 其中: Vd_峰值代表所述供應電壓的所述峰值電壓；以及 噪聲振幅代表所述供應電壓中的噪聲振幅。10.如權(quán)利要求8中所述的方法，進一步包括通過調(diào)整命令電壓而箝位所述電力電壓，其中所述命令電壓被配置以控制場效應晶體管即FET的柵極，其中所述FET被配置為源極跟隨器。11.如權(quán)利要求10中所述的方法，進一步包括箝位所述電力電壓，其中鉗位所述電力電壓是通過設置所述命令電壓近似為: Vd_峰值-噪聲振幅+Vth 其中: Vd_峰值代表所述供應電壓的所述峰值電壓； 噪聲振幅代表在所述供應電壓中的噪聲振幅；以及 Vth代表所述FET的閾值電壓。12.如權(quán)利要求10中所述的方法，進一步包括箝位所述電力電壓，其中鉗位所述電力電壓是通過設置所述命令電壓近似為: Vd_峰值-噪聲振幅 以及通過使用反饋回路基于所述FET的源級電壓與所述命令電壓之間的差值，生成柵極電壓，其中: 所述柵極電壓被應用到所述FET的所述柵極； Vd_峰值代表所述供應電壓的所述峰值電壓； 噪聲振幅代表在所述供應電壓中的噪聲振幅；以及 Vth代表所述FET的閾值電壓。13.如權(quán)利要求10中所述的方法，其中當所述供應電壓下降到閾值以下時，進一步包括將所述FET配置到隔離模式中，以便基本上阻止電流從所述電力電壓流向所述供應電壓。14.如權(quán)利要求13中所述的方法，進一步包括:通過將所述FET的P-阱體從所述FET的源級斷開，以及通過將所述FET的所述P-阱體連接到所述FET的漏級，將所述FET配置到所述隔離模式中。15.一種控制電路，其被配置以: 用響應于供應電壓所生成的電力電壓給主軸電機供電，其中所述主軸電機包括多個線圈，并且所述主軸電機被配置以旋轉(zhuǎn)磁盤并在所述磁盤上方致動磁頭； 當感應到電流從所述電力電壓流過至少一個所述線圈時，啟用箝位電路，其中所述箝位電路被配置以將所述電力電壓箝位到小于所述供應電壓的峰值電壓，以便減弱在所述電力電壓中的噪聲；以及 當沒有感應到所述電流時，禁用所述箝位電路。16.如權(quán)利要求15中所述的控制電路，其中所述箝位電路進一步被配置以箝位所述電力電壓近似為: Vd_峰值-噪聲振幅 其中: Vd_峰值代表所述供應電壓的所述峰值電壓；以及 噪聲振幅代表所述供應電壓中的噪聲振幅。17.如權(quán)利要求15中所述的控制電路，其中: 所述箝位電路包括場效應晶體管即FET，所述FET被配置為源極跟隨器；以及 所述控制電路進一步被配置以通過調(diào)整命令電壓而啟用所述箝位電路，所述命令電壓被配置以控制所述FET的柵極。18.如權(quán)利要求17中所述的控制電路，其中當所述供應電壓下降到閾值以下時，所述控制電路進一步被配置以將所述FET配置到隔離模式中，以便基本上阻止電流從所述電力電壓流向所述供應電壓。19.如權(quán)利要求18中所述的控制電路，進一步被配置以:通過將所述FET的P-阱體從所述FET的源級斷開，以及通過將所述FET的所述P-阱體連接到所述FET的漏極，將所述FET配置到所述隔離模式中。
【文檔編號】G11B5/596GK106024026SQ201610181275
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】J·卞
【申請人】西部數(shù)據(jù)技術(shù)公司