(57)【要約】【課題】いきなり停電した後に電気モーターにより作動される可動部材上で搬送されるデバイスのリトラクトを制御するための制御装置を提供すること。【解決手段】制御装置は、測定フェーズで電気モーターからの逆起電力（逆ＥＭＦ）を測定するための測定回路を備える。制御装置は、さらに、実際の速度を受け取るコントローラを備え、指令された速度と可動部材の実際の速度とに基づいて駆動電流の大きさを制御するためのコマンド信号を供給する。制御装置は、さらに、電気モーターに供給される電流およびコマンド信号に基づいてコマンド電流信号を供給し、コマンド電流信号に基づいて駆動フェーズにおいて駆動電流を電気モーターに供給する電流制御ループを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いきなり停電した後に電気モーターにより作動される可動部材上で搬送されるデバイスのリトラクトを制御するための制御装置であって、
測定フェーズにおいて前記電気モーターから逆起電力（逆ＥＭＦ）を測定する測定回路であって、前記電気モーターからの前記逆ＥＭＦは、前記可動部材の実際の速度に関係する、測定回路と、
前記電気モーターから前記逆ＥＭＦを受け取り、指令された速度信号および前記電気モーターからの逆ＥＭＦに基づいて駆動電流の大きさを制御する制御信号を供給するコントローラと、
前記制御信号および前記電気モーターを通る前記検知された電流に基づいてコマンド電流信号を供給し、前記コマンド電流信号に基づいて駆動フェーズにおいて前記電気モーターに前記駆動電流を供給するための電流制御ループとを備える制御装置。
【請求項２】
前記電流制御ループは、
前記電気モーターを通る前記検知された電流および前記制御信号に基づき前記コマンド電流信号を供給するための誤差増幅器と、
前記コマンド電流信号に基づき前記駆動フェーズにおいて前記電気モーターに前記駆動電流を供給するため前記電気モーター間に接続された出力増幅器とを含む請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記誤差増幅器は、非反転入力ノード、反転入力ノード、および出力ノードを含み、前記反転入力ノードと前記出力ノードとの間に直列に接続された抵抗器およびキャパシタを含む演算増幅器と、前記抵抗器およびキャパシタと並列に接続されたスイッチとを備え、前記スイッチは、前記駆動フェーズでは開状態であり、前記スイッチは、測定フェーズでは閉状態である請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記測定フェーズで前記測定回路を、前記駆動フェーズで出力増幅器を交互にアクティブにするチョップ・クロック発生器を備える請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記コントローラは、比例補償部分と積分補償部分とを含む比例積分コントローラを備え、前記比例補償部分および前記積分補償部分は、それぞれ、入力として、前記指令された速度と前記電気モーターからの前記逆ＥＭＦとの差を持つ請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記比例補償部分は、比例定数を含み、前記積分補償部分は、積分定数を含み、前記比例定数および前記積分定数は、前記リトラクトの速さと安定性を調節するためにプログラム可能である請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記比例積分コントローラは、さらに、前記コントローラから出力された前記制御信号の大きさを制限する電圧制限器を備える請求項５に記載の制御装置。
【請求項８】
前記制御信号の前記大きさは、前記電圧制限器に接続されたプログラム可能なレジスタにより制限される請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記電気モーターからの前記逆ＥＭＦが前記デバイスが完全にリトラクトされていることを示す起電力（ＥＭＦ）しきい値に達し、それよりも低いかどうかを判別する停止検出回路を備える請求項１に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記ＥＭＦしきい値はプログラム可能な値である請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記停止検出回路は、前記逆ＥＭＦが前記ＥＭＦしきい値未満である測定フェーズの回数をカウントするしきい値カウンタを備える請求項９に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記停止検出回路は、前記デバイスが完全にリトラクトされたことを示すために前記逆ＥＭＦが前記ＥＭＦしきい値未満である測定フェーズの回数を設定する前記しきい値カウンタに関連付けられたプログラム可能な停止値を含む請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
一定の駆動電流が、プログラム可能な期間の間に、前記電気モーターに印加され、前記逆ＥＭＦが前記ＥＭＦしきい値未満である測定フェーズの回数が前記プログラム可能な停止値に達したときに確実に完全リトラクトが行われるようにする請求項１２に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記制御装置のコンポーネントは、集積回路で製作される請求項１に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記可動部材上で搬送される前記デバイスは、ディスク・ドライブ・システム内の変換ヘッドであり、前記電気モーターは、ボイス・コイル・モーターである請求項１に記載の制御装置。
【請求項１６】
通常動作状態および停電動作状態の両方において、モーターにより作動される可動部材上で搬送されるデバイスの移動を制御する制御装置であって、
通常動作入力、リトラクト制御入力、およびマルチプレクサ出力を含むマルチプレクサであって、前記通常動作入力上の通常動作信号は、前記通常動作状態で前記マルチプレクサ出力のところに出され、前記リトラクト制御入力上のリトラクト制御信号は、停電動作状態で前記マルチプレクサ出力のところに出される、マルチプレクサと、
前記マルチプレクサ出力上に出される信号に基づいて駆動電流を前記モーターに供給するため前記マルチプレクサ出力に接続されている入力を備える電流制御ループとを備える制御装置。
【請求項１７】
前記電流制御ループは、
前記電気モーターに供給される前記電流および前記マルチプレクサ出力上に出される前記信号に基づきコマンド電流信号を供給するための誤差増幅器と、
前記コマンド電流信号に基づき前記電気モーターに駆動電流を供給するため前記モーター間に接続された出力増幅器とを含む請求項１６に記載の制御装置。
【請求項１８】
前記誤差増幅器は、非反転入力ノード、反転入力ノード、および出力ノードを含み、前記反転入力ノードと前記出力ノードとの間に直列に接続された抵抗器およびキャパシタを含む演算増幅器と、前記抵抗器およびキャパシタと並列に接続されたスイッチとを備える請求項１７に記載の制御装置。
【請求項１９】
前記リトラクト制御信号は、消費電力が最小の前記可動部材上で搬送される前記デバイスのリトラクトを制御するためのリトラクト制御回路により供給され、前記リトラクト制御回路は、
測定フェーズにおいて前記モーターから逆起電力（逆ＥＭＦ）を測定する測定回路であって、前記モーターからの前記逆ＥＭＦは、前記可動部材の実際の速度を決定するために使用される、測定回路と、
前記逆ＥＭＦに基づいて前記可動部材の前記速度を計算し、駆動フェーズにおいて前記モーターからの前記逆ＥＭＦに基づいて前記駆動電流の大きさを制御する前記リトラクト制御信号を供給するためのコントローラとを備える請求項１６に記載の制御装置。
【請求項２０】
前記コントローラは、前記モーターからの前記逆ＥＭＦが前記デバイスが完全にリトラクトされていることを示す逆起電力（ＥＭＦ）しきい値に達し、それよりも低いかどうかを判別する停止検出回路を備える請求項１９に記載の制御装置。
【請求項２１】
前記逆ＥＭＦしきい値はプログラム可能な値である請求項２０に記載の制御装置。
【請求項２２】
前記停止検出回路は、前記逆ＥＭＦが前記逆ＥＭＦしきい値未満である連続する測定フェーズの回数をカウントするしきい値カウンタを備える請求項２０に記載の制御装置。
【請求項２３】
前記停止検出回路は、前記デバイスが完全にリトラクトされたことを示すために前記逆ＥＭＦが前記逆ＥＭＦしきい値未満である測定フェーズの回数を設定する前記しきい値カウンタに関連付けられたプログラム可能な停止値を含む請求項２２に記載の制御装置。
【請求項２４】
前記マルチプレクサは、さらに、最終駆動入力を含み、前記最終駆動入力上の最終駆動信号は、前記逆ＥＭＦが前記ＥＭＦしきい値未満である測定フェーズの回数が前記プログラム可能な値に達したときに前記マルチプレクサ出力のところに出される請求項２３に記載の制御装置。
【請求項２５】
前記最終駆動信号により、前記電流制御ループはプログラム可能な期間の間に一定の駆動電流を前記モーターに供給し、完全なリトラクトを保証する請求項２４に記載の制御装置。
【請求項２６】
前記制御装置のコンポーネントは、集積回路で製作される請求項１６に記載の制御装置。
【請求項２７】
前記可動部材上で搬送される前記デバイスは、ディスク・ドライブ・システム内の変換ヘッドであり、前記電気モーターは、ボイス・コイル・モーターである請求項１６に記載の制御装置。
【請求項２８】
いきなり停電が発生した後、電気モーターにより作動される可動アーム上で搬送される変換ヘッドを記録可能な媒体の表面からリトラクトする動作を制御する方法であって、
前記電気モーターからの逆起電力（逆ＥＭＦ）を測定することと、
指令された速度信号および前記電気モーターからの前記逆ＥＭＦに基づいてモーター駆動制御信号を発生することと、
前記モーター駆動制御信号および前記電気モーターを通じて検知された電流に基づいてコマンド電流信号を発生することと、
前記コマンド電流信号に基づいて駆動電流により前記電気モーターを駆動することとを含む方法。
【請求項２９】
さらに、
前記電気モーターからの前記逆ＥＭＦが、前記デバイスが完全にリトラクトされたことを示す起電力（ＥＭＦ）しきい値に達し、それよりも低い値のままであるかどうかを判別することを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
指令された速度信号および前記電気モーターからの前記逆ＥＭＦに基づいてモーター駆動制御信号を発生することは、
前記電気モーターからの前記逆ＥＭＦに基づき前記可動アームの速度を計算することと、
前記可動アームの前記速度と前記指令された速度との差に基づいて前記モーター制御信号を発生することとを含む請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク・ドライブおよび記憶媒体デバイスに関するものである。特に、本発明は、停電状況でのリトラクト時のディスク・ドライブのアクチュエータの速度制御を行うことに関係する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、磁気読み出し書き込みヘッドおよび複数の磁気ディスクを備え、それぞれのディスクは、データを格納するための同心円状のデータ・トラックを備える。これらのディスクは、スピンドル・モーター上に取り付けられ、これにより、ディスクが回転する。読み出し書き込みヘッドは、通常、スライダ上に取り付けられ、スライダは、サスペンションまたはロード・ビームに取り付けられる。ロード・ビームは、動作中に回転しているディスクの上で読み出し書き込みヘッドを移動する、アクチュエータのアクチュエータ・アームに取り付けられる。ディスクが回転すると、アクチュエータ・アームからぶら下がっているスライダがディスク表面の上をわずかな距離だけ「飛行」する。スライダは、ディスク上のデータ・トラックからの読み出し、または書き込みのため変換ヘッドを搬送する。
【０００３】
アクチュエータ・アームに加えて、スライダ・サスペンションは、ベアリングを備え、そのベアリングを中心に、アクチュエータ・アームが旋回する。ボイス・コイル・モーター（ＶＣＭ）などの大規模なアクチュエータ・モーターを使用して、ディスクの表面の上でアクチュエータ・アーム（およびスライダ）を移動する。ＶＣＭにより作動された場合、アクチュエータ・アームは、スライダがディスク上の所望のデータ・トラックの上に来るまで円弧にそってディスクの内径から外径へ移動することができる。
【０００４】
制御可能な形で電流をコイルに供給するため制御回路がＶＣＭ内のコイルに結合されている。電流がコイル内に通されると、推進力がアクチュエータ・アームに加えられる。アクチュエータ・アームは、電流の大きさにより定められた速さで、電流の極性により定められた方向に、アクチュエータ・アームを加速する傾向のある力を受ける。したがって、所望の速度で、所望の方向に移動するまでアクチュエータ・アームを加速または減速するには、アクチュエータ・アームの実際の方向および速度を知ることが重要である。アクチュエータのコイルからの逆起電力（逆ＥＭＦ）は、アクチュエータ・アームの速度および移動方向を表す。
【０００５】
ＨＤＤ内のパーキング・ゾーンでは、ハード・ドライブが動作を停止した後、読み出し書き込みヘッドを安全に着地させることができる。ＨＤＤは、パワーダウンすると、通常、実際に外部電源から切断する前にある種の動作を実行する。このようなパワーダウン動作の１つは、アクチュエータ・アームを操作して、ヘッドをパーキング・ゾーンに移動することである。ヘッドがパワーダウンに先立ってパーキング・ゾーンに移動されない場合、ディスクが回転を停止した後にヘッドがディスク上に着地し、ディスクと読み出し書き込みヘッドを損傷するおそれがある。
【０００６】
破滅的なシャットダウンが発生した場合（つまり、外部電源がいきなり途絶した場合）、ヘッドをパーキング・ゾーンに移動することを含むパワーダウン手順を実行するための外部電源はない。その代わりに、回転しているスピンドル・モーターから動力を引き出さなければならない。停電状況時の発電機のソースから利用可能な電流は限られているため、アクチュエータ・アームを移動するために使用される電流は制限されなければならない。
【０００７】
リトラクト時に速度制御するさまざまなシステムが開発された。そのようなシステムの１つでは、アクチュエータの逆ＥＭＦを測定し、安定に必要な速度補償を決定する。その後、ＶＣＭは、電圧で駆動され、アクチュエータ・アームの速度を制御する。このシステムの短所は、スイッチト・キャパシタ増幅器を付加する必要があり、そのためさまざまなモーターにおいて補償をプログラミングすることが困難であるという点である。さらに、ＶＣＭは、電圧モードで駆動されるため、モーターの極がＶＣＭ内の電流のランプアップを制限し、電流を直接制御または制限できない。
【０００８】
停電状況での読み出し書き込みヘッドのリトラクトを行う他の方式では、速度が所定のしきい値内に収まるまでＶＣＭ上の電圧駆動を調整することを伴う。しかし、この方式は、ターゲットが速度の範囲であり、したがって速度はその範囲内のどこにあってもよいため不利である。その結果、アクチュエータ・アームの最終速度の精度は、本質的に、特定の速度がターゲットにされている場合に比べて小さい。
【０００９】
そこで、停電状況において使用される電流を制限しながら、読み出し書き込みヘッドのリトラクト速度を確実に制御するシステムが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、いきなり停電した後に電気モーターにより作動される可動部材上で搬送されるデバイスのリトラクトを制御するための制御装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
制御装置は、測定フェーズで電気モーターからの逆起電力（逆ＥＭＦ）を測定するための測定回路を備える。電気モーターからの逆ＥＭＦは、可動部材の実際の速度を判別するために使用される。制御装置は、さらに、実際の速度を受け取るコントローラを備え、指令された速度と可動部材の実際の速度との差に基づいて駆動電流の大きさを制御するためのコマンド信号を供給する。制御装置は、さらに、電気モーターに供給される電流およびコマンド信号に基づいてコマンド電流信号を供給し、コマンド電流信号に基づいて駆動フェーズにおいて駆動電流を電気モーターに供給する電流制御ループを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、典型的な速度制御ディスク・ドライブ・ヘッド・リトラクト制御システム１０のブロック図である。ディスク・ドライブ・ヘッド・リトラクト制御システム１０は、制御ブロック１２、モーター・ドライバ・ブロック１４、モーター１６、アクチュエータ・アーム１８、変換ヘッド２０、ディスク２２、パーキング位置２３、逆起電力（逆ＥＭＦ）サンプリング・ブロック２４を備える。制御ブロック１２は、速度要求信号を入力として受信し、制御信号をモーター・ドライバ・ブロック１４に供給する。モーター・ドライバ・ブロック１４は、モーター１６に接続され、駆動電流をモーター１６に供給し、アクチュエータ・アーム１８を動かす。逆ＥＭＦサンプリング・ブロック２４は、モーター１６に接続され、モーター１６からの逆ＥＭＦをサンプリングする。逆ＥＭＦサンプリング・ブロック２４は、信号を制御ブロック１２に供給する。
【００１３】
通常動作では、駆動電流がモーター１６に供給され、アクチュエータ・アーム１８を作動させる。モーター１６により作動された場合、アクチュエータ・アーム１８は、変換ヘッド２０がディスク２２上の所望のデータ・トラックの上に来るまで円弧にそってディスク２２の内径から外径へ移動することができる。ディスク２２は、データおよび位置情報が記録された複数の同心円状トラックを含む。ディスク２２は、スピンドル・モーター上に取り付けられ、これにより、ディスク２２が回転する。アクチュエータ・アーム１８からつり下げられている変換ヘッド２０は、回転しつつディスク２２の表面の上を飛行する。変換ヘッド２０は、ディスク２２の複数のトラックからデータおよび位置情報を読み取り、そのデータおよび位置情報を表す入力信号を発生する動作が可能である。
【００１４】
ディスク・ドライブは、パワーダウンすると、通常、実際に外部電源から切断する前にある種の動作を実行する。このようなパワーダウン動作の１つは、変換ヘッド２０をパーキング位置２３に移動することである。パーキング位置２３では、ディスク・ドライブが動作を停止した後に変換ヘッド２０を安全に着地させることができる。パーキング位置２３は、ディスク２２の一番外側の縁に配置され、通常は、変換ヘッド２０を持ち上げて、ディスク２２から離して高い位置にパーキングするためのランプを備える。それとは別に、パーキング位置２３は、ディスク２２の一番内側の縁に配置することができる。ヘッドがパワーダウンに先立ってパーキング位置２３に移動されない場合、ディスク２２が回転を停止した後にヘッドがディスク２２上に着地し、ディスク２２と変換ヘッド２０を損傷するおそれがある。
【００１５】
破滅的なシャットダウンが発生した場合（つまり、外部電源がいきなり途絶した場合）、変換ヘッド２０をパーキング位置２３に移動することを含むパワーダウン手順を実行するための外部電源はない。通常、回転しているディスクの勢いにより、スピンドル・モーターが動作し、逆起電力がモーター端子のところに発生するが、この電力は整流されて蓄電され、破滅的シャットダウン時のディスク・ドライブ・ヘッドのリトラクト制御システム１０に供給される電力となる。しかし、モーター１６に動力を供給するために利用可能な電力は、スピンドル・モーターの抵抗とスピンドル・モーターの逆起電力により制限される。
【００１６】
ディスク・ドライブ・ヘッド・リトラクト制御システム１０は、破滅的停電状況が発生した場合に変換ヘッド２０をリトラクトするシステムの典型的な実装である。節電のため、制御システム１０は、代わりに、駆動フェーズでモーター１６を駆動電流で駆動し、測定フェーズでモーター１６からの逆ＥＭＦを測定する。モーター１６からの逆ＥＭＦは、アクチュエータ・アーム１８の移動の速度および方向を表す。
【００１７】
駆動フェーズでは、制御ブロック１２は、変換ヘッド２０の好ましいリトラクト速度および方向を表す速度要求信号を受信する。速度要求信号は、通常、レジスタまたは他の記憶デバイスに格納されたプログラム可能な値である。変換ヘッド２０で発生するトルク負荷は、リトラクト動作のその経路をトラバースするときに、位置とともにかなり変化する。したがって、制御ブロック１２は、速度要求信号に対応するように変換ヘッド２０への駆動電流を常時調整しなければならない。その後、制御ブロック１２は、速度要求信号の好ましい速度に対応するように変換ヘッド２０の実際の速度を調整するのに必要な駆動電流に対応する信号をモーター・ドライバ・ブロック１４に供給する。モーター・ドライバ・ブロック１４は、この信号を増幅し、駆動電流を使用してモーター１６を駆動し、変換ヘッド２０のパーキング位置２３へのリトラクトを加速または減速する。
【００１８】
測定フェーズでは、モーター１６への駆動電流は無効化される。その後、モーター１６からの逆ＥＭＦは、逆ＥＭＦサンプル・ブロック２４によりサンプリングされる。モーター１６からの逆ＥＭＦは、測定フェーズで複数回サンプリングされ、平均されて逆ＥＭＦ信号を供給する。その後、逆ＥＭＦ信号は、逆ＥＭＦサンプル・ブロック２４により増幅され、制御ブロック１２に渡される。この信号は、変換ヘッド２０の実際の速度を表す。次に、制御ブロック１２は、サンプリングされた逆ＥＭＦ信号を使用して、変換ヘッドの実際の速度と速度要求信号の好ましい速度とを比較する。次に、制御ブロック１２が、速度要求信号の好ましい速度に対応するように変換ヘッド２０の速度を調整するのに必要な駆動電流に対応する信号をモーター・ドライバ・ブロック１４に供給すると、駆動フェーズが再び開始する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態による速度制御ディスク・ドライブ・ヘッド・リトラクト制御システム５０の概略図である。リトラクト制御システム５０は、制御ブロック１２、モーター・ドライバ・ブロック１４、モーター１６、および逆ＥＭＦサンプル・ブロック２４を含む、図に示され、図１に関して説明されているのと同じ機能ブロックを備える。これらのブロックはそれぞれ、図２にさらに詳しく示されている。制御ブロック１２は、マルチプレクサ５２、チョップ・クロック発生器回路５４、停止検出回路５６、および比例積分（ＰＩ）コントローラ５８を備える。モーター・ドライバ・ブロック１４は、デジタル・アナログ・コントローラ（ＤＡＣ）６０、電流検出増幅器６２、誤差増幅器６４、電力増幅器６６、スイッチＳＷ１、抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４、ならびにキャパシタＣ１を含む電流制御ループを備える。逆ＥＭＦサンプル・ブロック２４は、逆ＥＭＦ増幅器７０およびアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）７２を備える。
【００２０】
マルチプレクサ（ＭＵＸ）５２は、モーター・ドライバ・ブロック１４に渡される信号を制御する。ＭＵＸ  ５２の出力は、ＤＡＣ  ６０に接続される。電流検出増幅器６２は、モーター１６の一方の端子のところで抵抗器Ｒ４の両端に接続された入力を持つ。ＤＡＣ  ６０（抵抗器Ｒ１を介して）と電流検出増幅器６２（抵抗器Ｒ２を介して）の出力は、誤差増幅器６４の反転入力に接続されている。誤差増幅器６４は、スイッチＳＷ１と並列につながっている抵抗器Ｒ３とキャパシタＣ１を含む、反転入力と出力の間に接続されたフィードバック・ネットワークを持つ。誤差増幅器６４の出力は、電力増幅器６６の入力に接続されている。誤差増幅器６４および電力増幅器６６は両方とも、基準電圧ＶＲＥＦに接続された入力を持つ。電力増幅器６６の出力は、モーター１６の両端に接続されている。逆ＥＭＦ増幅器７０の入力は、モーター１６の両端に接続され、逆ＥＭＦ増幅器７０の出力は、ＡＤＣ  ７２に供給される。ＡＤＣ  ７２の出力は、ＰＩコントローラ５８および停止検出回路５６に供給される。
【００２１】
ＰＩコントローラ５８は、減算器８０、アキュムレータ８２、積分制限器８４、積分補償器８６、比例補償器８８、加算器９０、および駆動制限器９２を備える。減算器８０は、ＡＤＣ  ７２の出力を速度要求信号から減算し、信号をアキュムレータ８２および比例補償器８８に供給する。アキュムレータ８２は、積分制限器８４に接続され、積分制限器８４は、積分補償器８６に接続される。積分補償器８６および比例補償器８８の出力は加算器９０により合計される。この合計は、駆動制限器９２に送られ、その後、信号をＭＵＸ  ５２に供給する。
【００２２】
チョップ・クロック発生器５４は、システム・クロック９４、公称周期９６、および停止検出回路５６からの出力を入力として受け取り、チョップ・クロック出力信号をスイッチＳＷ１、電力増幅器６６のトライステート入力、およびＡＤＣ  ７２に供給する。停止検出回路５６は、ＡＤＣ  ７２の出力および３つのプログラム可能信号を入力として持つ。３つのプログラム可能信号は、ＳＴＯＰ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ、ＮＵＭ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ、およびＳＴＯＰ＿ＴＩＭＥを含む。
【００２３】
ＭＵＸ  ５２は、３つの入力信号、シーク／トラック・フォロー要求、ＳＴＯＰ＿ＤＲＩＶＥ、およびＰＩコントローラ５８の出力を持つ。ＭＵＸ  ５２は、Ｒｅｔｒａｃｔ  Ｓｔａｔｅ信号である、制御入力のステータスに基づいてモーター・ドライバ・ブロック１４に３つの入力信号のうちの１つを供給する。Ｒｅｔｒａｃｔ  Ｓｔａｔｅ制御入力信号は、ディスク・ドライブ・システムの電流動作ステータスに基づく。ディスク・ドライブ・システムが通常の状態の下で動作している場合（つまり、非停電状態）、Ｒｅｔｒａｃｔ  Ｓｔａｔｅ制御信号の値により、シーク／トラック・フォロー要求信号がモーター・ドライバ・ブロック１４に供給される。シーク／トラック・フォロー要求信号は、所望のトラック上の変換ヘッド２０の位置決めを制御し、ディスク２２からデータおよび位置情報を読み取り、データおよび位置情報を表す信号を発生する（図１を参照）。
【００２４】
ディスク・ドライブ・システムで破滅的停電が発生した場合、ＭＵＸ  ５２へのＲｅｔｒａｃｔ  Ｓｔａｔｅ制御信号は変化し、信号をＰＩコントローラ５８からモーター・ドライバ・ブロック１４に供給する。ＰＩコントローラ５８からの信号は、変換ヘッド２０のリトラクト時に電流要求を制御する。本質的に、ＭＵＸ  ５２では、同じモーター・ドライバ・ブロック１４を、ディスク・ドライブ・システムの通常動作で使用されるように、破滅的停電状態においても使用することができる。これにより、リトラクト制御システム５０を、要求に追随する通常のシークおよびトラックのために存在していなければならない既存のアナログ回路に組み込むことができる（例えば、モーター・ドライバ・ブロック１４の電流制御ループ）。その結果、追加回路コンポーネントの必要性は少なくなり、高価なプリント基板またはチップ領域の使用が最小限で済む。
【００２５】
破滅的停電が発生した場合、リトラクト制御システム５０は、駆動フェーズと測定フェーズとを交互に繰り返し、変換ヘッド２０のリトラクトを制御する（図１）。チョップ・クロック発生器５４は、リトラクト制御システム５０内の駆動フェーズと測定フェーズの交互切り換えを制御する。チョップ・クロック発生器５４は、反復矩形または方形波を含むチョップ・クロック信号を発生する。チョップ・クロック信号は、システム・クロック９４および公称周期９６から導かれる。一実施形態では、チョップ・クロック発生器５４は、一定の周波数を持つ信号を発生する。チョップ・クロック発生器５４の出力は、スイッチＳＷ１、電力増幅器回路６６のトライステート入力、およびＡＤＣ  ７２のイネーブリング入力に接続される。電力増幅器回路６６は、そのトライステート入力がＬＯＷレベルのときに有効にされ、ＡＤＣ  ７２は、そのイネーブリング入力がＨＩＧＨレベルのときに有効にされる。したがって、チョップ・クロック発生器５４の出力が矩形波のＬＯＷレベル状態に遷移した場合、電力増幅器回路６６は有効になり、スイッチＳＷ１は開き、ＡＤＣ  ７２は無効にされ、駆動フェーズが開始する。逆に、チョップ・クロック発生器５４の出力が矩形波のＨＩＧＨレベル状態に遷移した場合、ＡＤＣ  ７２は有効にされ、スイッチＳＷ１は閉じ、電力増幅器回路６６は無効にされ、測定フェーズが開始する。
【００２６】
駆動フェーズで、ＰＩコントローラ５８からの出力信号（以下で詳述する）は、速度要求信号の好ましい速度に一致するように変換ヘッドの実際の速度を調整するのに必要な駆動電流に対応する信号をモーター・ドライバ・ブロック１４に供給する。ＭＵＸ  ５２から出力されたデジタル信号は、ＤＡＣ  ６０によりアナログ信号に変換される。駆動フェーズで、モーター・ドライバ・ブロック１４は、トランスコンダクタンス制御ループを含むトランスコンダクタンス増幅器として機能する。トランスコンダクタンス制御ループを使用して、アクチュエータ・モーター１６に供給される電流を測定し、それを電圧に変換し、電流コマンド信号を表すＤＡＣ  ６０からのアナログ信号と比較する。トランスコンダクタンス・モーター制御回路は、電流検出増幅器６２、誤差増幅器６４、および電力増幅器６６を備える。
【００２７】
誤差増幅器６４は、ＤＡＣ  ６０から電圧を受け取り、さらに、モーター１６に流れる駆動電流を表す電流検出増幅器６２から電圧を受け取る。電流検出増幅器６２は、モーター１６と直列に接続されている、抵抗器Ｒ４間の電圧降下を測定することによりモーター１６への電流を測定する。抵抗器Ｒ４は、通常、小さな抵抗を持つ（例えば、１Ω）。電流検出増幅器６２は、次に、抵抗器Ｒ４間の電圧降下を増幅し、この増幅された電圧を誤差増幅器６４に供給する。誤差増幅器６４は、この増幅された電圧とＤＡＣ  ６０の出力電圧とを比較し、ＤＡＣ  ６０の出力電圧と電流検出増幅器６２の電圧との差を０にする電圧を表す出力電圧を供給する。電力増幅器６６は、誤差増幅器６４から出力電圧を受け取る。電力増幅器６６は、その出力間のこの電圧を増幅して、モーター１６と抵抗器Ｒ４に対する駆動電流を出力する電圧を発生する。
【００２８】
電流検出増幅器６２、誤差増幅器６４、および電力増幅器６６を含む電流制御ループを使用することには、単純な電圧増幅器を使用してモーター１６を駆動する従来のヘッド・リトラクト・システムに比べていくつかの利点がある。例えば、電流制御ループは、単純な電圧増幅器で得られる帯域幅よりも高い帯域幅を得られる。より具体的には、単純な電圧増幅器を使用した場合、充電電流はモーター１６の極により制限される。この極は、一般に、電流制御ループよりも何倍も遅く、このため、駆動電流を指令された電流まで短時間のうちに整定させられる。この結果、変換ヘッド２０を所定の速さで移動するために必要なピーク電流が比較的小さくなる。これは、致命的停電状況では、変換ヘッド２０を移動するために利用できる電力量は限られているため著しい。
【００２９】
測定フェーズでは、モーター１６への駆動電流は無効化され、スイッチＳＷ１が閉じられる。電力増幅器６６が無効にされている間に電流制御ループの積分器が飽和しないようにするため、誤差増幅器６４のフィードバック・ネットワーク内にスイッチＳＷ１が用意されている。これより、次の駆動フェーズの間に電力増幅器６６が有効にされた場合に、大きな過渡電流が発生する可能性がなくなる。その後、モニタ１６からの逆ＥＭＦがサンプリングされ、逆ＥＭＦ増幅器７０により増幅される。一実施形態では、それぞれの測定フェーズで逆ＥＭＦ測定が複数回実行されて平均され、逆ＥＭＦ測定の精度が改善される。その後、アナログ逆ＥＭＦ信号は、ＡＤＣ  ６２に渡され、逆ＥＭＦ測定のデジタル表現が出力される。
【００３０】
その後、デジタル逆ＥＭＦ測定結果は、ＰＩコントローラ５８および停止検出回路５６に供給される。ＰＩコントローラ５８内の減算器８０は、デジタル逆ＥＭＦ測定結果を変換ヘッド２０の好ましいリトラクト速度および方向を表す速度要求信号から減算する。減算器８０の出力は、与えられた入力の増幅を行う、比例補償器８８に供給される。つまり、比例補償器８８の出力は、入力の数倍である（１よりも大きいか、小さいか、または等しい）。一実施形態では、比例補償器８８の比例定数は、比例補償器８８のハードウェアによる算術演算実装を簡略化するために２のべき乗である。比例補償器８８の目的は、制御ブロック１２内の安定性を確実なものとしながら、制御ブロック１２が所望の指令された速度と比較して変換ヘッド２０の実際の速度の大きな誤差によりよく対応できるようにすることである。比例補償器８８の比例定数は、プログラム可能であり、スピードと安定性のトレードオフを考えて調整することができる。
【００３１】
減算器８０の出力は、さらに、入力に対し数学的積分動作を行い出力を導く、アキュムレータ８２に供給される。アキュムレータ８２は、減算器８０からの測定結果を累計し、変換ヘッド２０の要求された速度と実際の速度を表す電圧の差の移動和を与える。アキュムレータ８２は、出力を積分制限器８４に供給する。積分制限器８４は、変換ヘッド２０の速度の誤差が大きいため、積分補償器８８にオーバーフローが発生するのを防止する。オーバーフロー・レベルは、プログラム可能な値ＶＣＭ＿ＭＡＸ＿ＤＲＩＶＥにより決定される。積分制限器８４の出力は、与えられた入力の増幅を行う、積分補償器８６に供給される。つまり、積分補償器８６の出力は、入力の数倍である（１よりも大きいか、小さいか、または等しい）。積分補償器８８は、プログラム可能でもあり、スピードと安定性のトレードオフを考えて調整することができる積分定数を含む。積分補償器８６の応答は、比例補償器８８の応答よりも低速であり、したがって、速度の大きな誤差への応答には不適当である。これは、比例補償器８８は、積分補償器８６とともに用意されるからである。しかし、比例補償器８８は、アクチュエータ・アーム１８および変換ヘッド２０で生じうるトルク負荷の大きな変化に対する応答には最適といえない。このような状況では、比例補償器８８は、所望の比較的一定した速度を維持するのに適していない。対照的に、積分補償器８６は、ヘッド・リトラクト手順に共通のトルク負荷の大きな変化に適切に応答する。大きなトルク負荷変化が発生した場合、積分補償器８６は、トルク負荷の変化により引き起こされる結果として得られる速度の変化を徐々に積分し、電流コマンドを着実に増やして、制御ブロック１２の安定性を損なわずに速度を一定に維持する。
【００３２】
積分補償器８６および比例補償器８８の出力は加算器９０に供給され、合計される。加算器９０の出力は、速度要求信号の好ましい速度と一致するように変換ヘッド２０の速度を調整するために必要な駆動電流に対応する電圧を表す。一実施形態では、加算器９０からの出力は駆動制限器９２に供給され、これにより、ＰＩコントローラ５８によりＭＵＸ  ５２に供給される信号電圧を制限する。これにより、次の駆動フェーズでモーター・ドライバ・ブロック１４に供給される駆動電流が制限される。駆動制限は、ＶＣＭ＿ＭＡＸ＿ＤＲＩＶＥ信号により決定されるプログラム可能な値である。その後、ＰＩコントローラ５８が、速度要求信号の好ましい速度に一致するように変換ヘッド２０の速度を調整するのに必要な駆動電流に対応する信号をＭＵＸ  ５２に供給すると、駆動フェーズが再び開始する。
【００３３】
ディスク・ドライブ・ヘッド・リトラクト制御システム５０は、さらに、停止検出回路５６を含む。停止検出回路５６は、その入力として、ＳＴＯＰ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ信号、ＮＵＭ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤＳ信号、ＳＴＯＰ＿ＴＩＭＥ信号、およびＡＤＣ  ７２の出力を含む。停止検出回路５６は、ＡＤＣ  ７２の出力を使用して、変換ヘッド２０がパーキング・スペース２３（図１）に到着したかどうかを判別する。一実施形態では、プログラム可能なＳＴＯＰ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ信号は、変換ヘッド２０がパーキング・スペース２３に到着したことを示すために、モーター１６が到達しなければならない逆ＥＭＦしきい値を示す。つまり、変換ヘッド２０がパーキング・スペース２３上にリトラクトされると、モーター１６からの逆ＥＭＦは、パーキング・スペース２３に接近し、そこに到達するときに、変換ヘッド２０にかかるトルク負荷の増大とともに減少する。その結果、逆ＥＭＦしきい値は、パーキング・スペース２３に達したときにモーター１６からの逆ＥＭＦと一致するようにプログラムされる。
【００３４】
一実施形態では、変換ヘッド２０がパーキング・スペース２３に達したことをさらに示すために、モーター１６からの逆ＥＭＦは、複数のチョップ・クロック・サイクルについてＳＴＯＰ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ値のままか、またはそれよりも低くなければならない。ＮＵＭ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤＳ値は、変換ヘッド２０がパーキング・スペース２３に達したことを示すために、モーター１６からの逆ＥＭＦがＳＴＯＰ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ値のままか、またはそれよりも低くなければならないチョップ・クロック・サイクル数を示す。一実施形態では、ＮＵＭ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤＳ値は、プログラム可能なレジスタにより与えられる。したがって、停止検出回路５６は、モーター１６からの逆ＥＭＦがＳＴＯＰ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤのままか、またはそれよりも低い各チョップ・クロック・サイクルをカウントし、ＮＵＭ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤＳ値に達するまでこのカウントをＮＵＭ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤＳ値と比較する。それとは別に、停止条件は、モーター１６からの逆ＥＭＦの方向（符号）反転を感知することにより検出できる。
【００３５】
ＮＵＭ＿ＴＨＲＥＳＨＯＬＤＳ値に達した場合、変換ヘッド２０はパーキング・スペース２３に到着している。これにより、ＭＵＸ  ５２へのＲｅｔｒａｃｔ  Ｓｔａｔｅ制御信号が変化し、ＳＴＯＰ＿ＤＲＩＶＥ入力信号がモーター・ドライバ・ブロック１４に供給される。停止検出回路５６は、その後、チョップ・クロック発生器回路５４の発振を停止し、プログラム可能な期間（ＳＴＯＰ＿ＴＩＭＥ）の間、チョップ・クロック信号をＨＩＧＨレベルに保持する。ＳＴＯＰ＿ＤＲＩＶＥ信号はこの期間に一定の駆動電流を電気モーターに供給し、これにより変換ヘッド２０はパーキング・スペース２３上に完全にリトラクトされることが保証される。変換ヘッド２０を完全にリトラクトするために最終的な一定の駆動電流が必要ではないディスク・ドライブ・システムでは、ＳＴＯＰ＿ＴＩＭＥの値を０に設定できることに留意されたい。ＳＴＯＰ＿ＴＩＭＥ値により指定された期間の間にＳＴＯＰ＿ＤＲＩＶＥ信号がモーター・ドライバ・ブロック１４に供給された後、変換ヘッド２０は完全にリトラクトされ、チョップ・クロックは強制的にＬＯＷレベルにされ、そのリトラクト・プロセスが終了させられる。
【００３６】
要約すれば、本発明は、いきなり停電した後に電気モーターにより作動される可動部材上で搬送されるデバイスのリトラクトを制御するための制御装置であるといえる。停電状況時に読み出し書き込みヘッドをリトラクトする場合に使用される電流量を制限するために、さまざまな従来システムが開発されてきた。しかし、これらのシステムには、ディスクリート・コンポーネントを追加する必要があったり、アクチュエータ・アームの最終速度測定の精度がよくないなどのさまざまな欠点がある。本発明の制御装置では、停電後に利用可能な制限された電力をより効率的に使用し、既存の電流制御回路を使用し、リトラクト・プロセスの実行中に変換ヘッドの速度を正確に測定することにより、これらの欠点を回避する。制御装置は、測定フェーズで電気モーターからの逆起電力（逆ＥＭＦ）を測定するための測定回路を備える。電気モーターからの逆ＥＭＦは、可動部材の実際の速度を判別するために使用される。制御装置は、さらに、実際の速度を受け取るコントローラを備え、指令された速度と可動部材の実際の速度との差に基づいて駆動電流の大きさを制御するためのコマンド信号を供給する。制御装置は、さらに、電気モーターに供給される電流およびコマンド信号に基づいてコマンド電流信号を供給し、コマンド電流信号に基づいて駆動フェーズにおいて駆動電流を電気モーターに供給する電流制御ループを備える。
【００３７】
本発明は、好ましい実施形態を参照しつつ説明されているが、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形態および詳細に変更を加えることができることを理解するであろう。特に、本発明のいくつかの形態は、ディスクリート・デバイスの形態として説明されているが、回路は集積回路（ＩＣ）の形態で実現されるように縮小するのが好ましいことは理解される。したがって、「デバイス」などの用語は、ディスクリート・デバイスとともに、機能コンポーネントとして便宜上説明されているＩＣの部分も含むものとして広い文脈において解釈すべきである。同様に、本発明のいくつかの形態は、複数のディスクリート・デバイスにより実装することも可能な論理ゲートおよびチップに関して説明され、すべて、本発明の範囲および精神に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】典型的な速度制御ディスク・ドライブ・ヘッド・リトラクト制御システムのブロック図である。
【図２】本発明による速度制御ディスク・ドライブ・ヘッド・リトラクト制御システムの概略図である。
【図１】
2006107715.tif 000003
【図２】
2006107715.tif 000004