(57)【要約】  ディスクドライブ・システムのボイスコイルモーター（２２）のためのデュアルモード位置決めドライバが開示される。リニア前段ドライバ及びパルス幅変調された前段ドライバ（４６）は、両方とも、ボイスコイルモーター（２２）を駆動するため「Ｈ」ブリッジに配置されるパワー・トランジスタ（５０ＰＨ、５０ＮＨ、５０ＰＬ、５０ＮＬ）に結合される。このため、位置決めドライバは、リニア・モード又はパルス幅変調されたＤ級モードのいずれかでパワー・トランジスタ（５０）を駆動するように作動する。遷移期間において、パルス幅変調されたモードからリニア・モードにスイッチングする間、コンパレータ（５６Ｈ、５６Ｌ）は、「Ｈ」ブリッジの位相電圧を参照電圧と比較する。コンパレータ（５６Ｈ、５６Ｌ）の出力は、位相電圧がそれらのリニア・バイアス点に向かって事前調整されるように、パワー・トランジスタ（５０）を駆動するようにＰＷＭ出力増幅器（５４Ｈ、５４Ｌ）に供給される。その結果、電流ボイスコイルモーター（２２）を介する駆動電流の中断は最小限となる。
2008511270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチプルモード・ドライバ回路であって、
第１及び第２のパルス幅変調された信号を生成するためのパルス幅変調回路、
第１及び第２のトランジスタを含む第１のドライバ対であって、第１及び第２のトランジスタが、電力供給電圧と接地電圧との間に直列に接続される伝導パスを有し、第１及び第２のトランジスタの伝導パス間の接続の第１の位相ノードを定め、第１及び第２のトランジスタの各々が制御端子を有する、第１のドライバ対、
入力を有し、第１及び第２のトランジスタの制御端子に結合される出力を有する第１のパルス幅変調ドライバ、
第１の位相ノードに結合される第１の入力を有し、参照電圧を受信するための第２の入力を有する第１のコンパレータ、及び
第１のパルス幅変調された信号を受信するように結合される第１の入力を有し、第１のコンパレータの出力を受信するように結合される第２の入力を有し、制御入力を有し、第１のパルス幅変調ドライバの入力に結合される出力を有する、第１のマルチプレクサ、
を含むマルチプルモード・ドライバ回路。
【請求項２】
請求項１に記載の回路であって、
第３及び第４のトランジスタを含む第２のドライバ対であって、第３及び第４のトランジスタが、電力供給電圧と接地電圧との間に直列に接続される伝導パスを有し、第３及び第４のトランジスタの伝導パス間の接続の第２の位相ノードを定め、第３及び第４のトランジスタの各々が制御端子を有する、第２のドライバ対、
入力を有し、第３及び第４のトランジスタの制御端子に結合される出力を有する第２のパルス幅変調ドライバ、
第２の位相ノードに結合される第１の入力を有し、参照電圧を受信するための第２の入力を有する第２のコンパレータ、及び
第２のパルス幅変調された信号を受信するように結合される第１の入力を有し、第２のコンパレータの出力を受信するように結合される第２の入力を有し、制御入力を有し、第２のパルス幅変調ドライバの入力に結合される出力を有する、第２のマルチプレクサ、
を更に含む回路。
【請求項３】
請求項２に記載の回路であって、第１及び第２のマルチプレクサを制御するため、第１及び第２のマルチプレクサの制御入力に結合される制御回路を更に含む回路。
【請求項４】
請求項３に記載の回路であって、制御回路が、選択された持続時間を測定するためのタイマー、及び第１及び第２のマルチプレクサを制御して、選択された持続時間にそれらの出力に結合するようにそれらの第１の入力を選択するため、制御信号を生成するための回路を含む、回路。
【請求項５】
請求項３に記載の回路であって、制御回路が、
第１及び第２の位相ノードの電圧を測定するためのコンパレータ回路、及び
第１及び第２のマルチプレクサを制御して、コンパレータ回路に応答してそれらの出力に結合するようにそれらの第１の入力を選択するため、制御信号を生成するための回路を含む、回路。
【請求項６】
請求項２に記載の回路であって、第１及び第２の位相ノード間に結合される負荷を更に含む回路。
【請求項７】
請求項１に記載の回路であって、第１の位相ノードに結合される負荷を更に含む回路。
【請求項８】
ディスクドライブ・システムのモーターを駆動する方法であって、
負荷で第１の位相電圧を生成するために、ドライバ・トランジスタの第１の対を駆動するためパルス幅変調された信号を生成し、
第１の位相電圧の参照電圧との比較に応答して、第１の事前調整（ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）信号を生成し、
遷移期間において、第１の事前調整信号に応答して、ドライバ・トランジスタの第１の対を駆動し、更に、
遷移期間の後、ドライバ・トランジスタの第１の対をリニア・モードで駆動する
ことを含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
負荷で第２の位相電圧を生成するために、ドライバ・トランジスタの第２の対を駆動するためパルス幅変調された信号を生成し、第１及び第２の位相電圧は、負荷を介する電流を定め、
第２の位相電圧の参照電圧との比較に応答して、第２の事前調整信号を生成し、
遷移期間において、第２の事前調整信号に応答して、ドライバ・トランジスタの第２の対を駆動し、
遷移期間の後、ドライバ・トランジスタの第２の対をリニア・モードで駆動する
ことを更に含む方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、生成する工程が、パルス幅変調された信号を第１の出力増幅器に供給することを含み、第１の出力増幅器がドライバ・トランジスタの第１の対に結合される出力を有する、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、ドライバ・トランジスタの第１の対を駆動する工程が、第１の事前調整信号を第１の出力増幅器に供給することを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、パルス幅変調された信号を第１の出力増幅器に供給する工程が、パルス幅変調された信号を第１の出力増幅器に結合するように第１のマルチプレクサを制御することを含み、第１の事前調整信号を第１の出力増幅器に供給する工程が、第１の事前調整信号を第１の出力増幅器に結合するように第１のマルチプレクサを制御することを含む、方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法であって、遷移期間の間、ドライバ・トランジスタの第１の対をリニア・モードで駆動することを更に含む方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法であって、ドライバ・トランジスタの第１の対に電力供給電圧でバイアスをかけることを更に含み、参照電圧が電力供給電圧の約２分の１である方法。
【請求項１５】
請求項８に記載の方法であって、遷移期間を終了させることを更に含む方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、遷移期間の持続時間を測定することを更に含み、終了させる工程が、測定された持続期間が選択された時間期間に達することに応答して実施される、方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、第１の位相電圧を測定することを更に含み、終了させる工程が、選択された電圧レベルに達する第１の位相電圧に応答して成される、方法。
【請求項１８】
ディスクドライブ・システムであって、
磁気ディスク、
磁気ディスクの上に伸びる位置決めアーム、
位置決めアームの末端部に取り付けられるデータ・トランスデューサ、
位置決めアームを旋回させるため、位置決めアームの基部に結合されるボイスコイルモーター、
第１及び第２のトランジスタを含む第１のドライバ対であって、第１及び第２のトランジスタが、電力供給電圧と接地電圧との間に直列に接続される伝導パスを有し、第１及び第２のトランジスタの伝導パス間の接続のボイスコイルモーターに結合される第１の位相ノードを定め、第１及び第２のトランジスタの各々が制御端子及び第１の位相ノードを有する、第１のドライバ対、
リニア駆動モードで、第１及び第２のトランジスタの制御端子にリニア駆動信号を生成するためのリニア回路、
第１及び第２のパルス幅変調された信号を生成するためのパルス幅変調回路、
入力を有し、第１及び第２のトランジスタの制御端子に結合される出力を有する、第１のパルス幅変調ドライバ、
第１の位相ノードに結合される第１の入力を有し、参照電圧を受信するための第２の入力を有する、第１のコンパレータ、
第１のパルス幅変調された信号を受信するように結合される第１の入力を有し、第１のコンパレータの出力を受信するように結合される第２の入力を有し、制御入力を有し、第１のパルス幅変調ドライバの入力に結合される出力を有する、第１のマルチプレクサ、及び
第１及び第２のマルチプレクサを制御するために、第１及び第２のマルチプレクサの制御入力に結合される制御回路、
を含むディスクドライブ・システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のディスクドライブ・システムであって、
第３及び第４のトランジスタを含む第２のドライバ対であって、第３及び第４のトランジスタが、電力供給電圧と接地電圧との間に直列に接続される伝導パスを有し、第３及び第４のトランジスタの伝導パス間の接続でボイスコイルモーターに結合される第２の位相ノードを定め、第３及び第４のトランジスタの各々が制御端子を有する、第２のドライバ対、
入力を有し、第３及び第４のトランジスタの制御端子に結合される出力を有する第２のパルス幅変調ドライバ、
第２の位相ノードに結合される第１の入力を有し、参照電圧を受信するための第２の入力を有する、第２のコンパレータ、及び
第２のパルス幅変調された信号を受信するように結合される第１の入力を有し、第２のコンパレータの出力を受信するように結合される第２の入力を有し、制御入力を有し、第２のパルス幅変調ドライバの入力に結合される出力を有する、第２のマルチプレクサ、
を更に含むディスクドライブ・システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のディスクドライブ・システムであって、第１及び第２のマルチプレクサを制御するため、第１及び第２のマルチプレクサの制御入力に結合される制御回路を更に含む、ディスクドライブ・システム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のディスクドライブ・システムであって、制御回路が、選択された持続時間を測定するためのタイマー、及び第１及び第２のマルチプレクサを制御して、選択された持続時間にそれらの出力に結合するようにそれらの第１の入力を選択するため、制御信号を生成するための回路を含む、ディスクドライブ・システム。
【請求項２２】
請求項２０に記載のディスクドライブ・システムであって、制御回路が、第１及び第２の位相ノードの電圧を測定するためのコンパレータ回路、及び第１及び第２のマルチプレクサを制御して、コンパレータ回路に応答してそれらの出力に結合するようにそれらの第１の入力を選択するため、制御信号を生成するための回路を含む、ディスクドライブ・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモーター制御の分野に関し、更に特定して言えば、コンピュータ・ディスクドライブ・コントローラに用いられるようなボイスコイルモーターの制御に関連する。
【背景技術】
【０００２】
業界では明白なことであるが、磁気ディスクドライブは、依然として、デスクトップ・ワークステーション及びポータブル「ラップトップ」コンピュータの両方を含む今日のコンピュータの大容量読み出し／書き込み記憶装置の主流技術である。磁気ディスクドライブは今日、ポータブル・オーディオ・システム及びプレーヤーなど、一層小型のポータブル・システムにおいても普及している。
【０００３】
今日のディスクドライブには、一般に、「スピンドル」モーター及び「ボイスコイル」モーターが含まれる。スピンドル・モーターは、ディスクの所与の半径のセクターが、データ・トランスデューサ、即ち読み出し／書き込み「ヘッド」、の横を通過するように、オペレーションの間、磁気ディスクを回転させる。「ボイスコイル」モーターは、データが書き込まれている又はデータが読み出されているトラック位置に対応する、磁気ディスク表面の径方向の（ｒａｄｉａｌ）位置に、データ・トランスデューサを径方向に配置させる。典型的に、データ・トランスデューサは、磁気ディスクの外周の外の旋回地点から、回転する磁気ディスクの表面全体を旋回する位置決めアームの端にあり、位置決めアームの旋回が、磁気ディスク表面の上のデータ・トランスデューサの径方向の位置を変化させるようにしている。ボイスコイルモーターは、位置決めアームの旋回を及びそれによりデータ・トランスデューサのトラック位置を制御する。
【０００４】
ボイスコイルモーター・コントローラ回路は、一般に、出力ドライバ対を介してボイスコイルモーターに駆動信号を供給し、出力ドライバ対は、ボイスコイルモーターの相対する側に接続されるプラス側のドライバ及びマイナス側のドライバを含むことが典型的である。オペレーションにおいて、位置決めアームは、ボイスコイルモーターを介してマイナス側のドライバに電流を駆動するプラス側のドライバによって一方向に旋回され、ボイスコイルモーターを介してプラス側のドライバに電流を駆動するマイナス側のドライバによって反対の方向に旋回される。
【０００５】
２００２年４月１６日に登録された米国特許番号第６，３７４，０４３号は、ボイスコイルモーター・ドライバ及びコントローラについて記述している。この従来のボイスコイルモーター・ドライバは、プラス側及びマイナス側のボイスコイルモーター・ドライバの各々のドライバ・トランジスタ対を含み、ドライバのクロスオーバー点付近で連続的及びリニアＡＢ級モードで動作するように、これらのドライバ対を制御する。
【０００６】
デュアルモード・ボイスコイルモーター制御は当業界で既知である。更なる背景として、米国特許番号第５，８３８，５１５号は、パルス幅変調された（「Ｄ級」）モードで及びリニア・モードでも動作する、デュアルモード・ボイスコイルモーター・ドライバについて記述している。当業界では周知であるように、ボイスコイルモーターの「トラック追従（ｔｒａｃｋ  ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ）」動作モードは、データ・トランスデューサを所望のトラック位置に維持し、「トラック・シーク」動作モードは、位置決めアームを１つのトラック位置から別のトラック位置へ移動させる。この参照文献は、シーク軌道（ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ）の減速位相の開始時に、リニア・モードからパルス幅変調されたモードにボイスコイルモーター・ドライバを切替えることによって、ボイスコイルモーター・ドライバの電力消費が低減されることを記述している。この参照文献は、位置決めアクチュエータが、意図された目的トラックに向かって読み出し／書き込みヘッドを移動させると、ドライバはスイッチングによりリニア・モードに戻され、ドライバが、トラック追従の間リニアの定電流モードで動作するようになっていることを開示している。
【０００７】
その他のディスクドライブ・システムが、これらの２つのボイスコイルモーター駆動モード（リニア及びパルス幅変調された駆動）を異なるディスクドライブ・オペレーションに関連付けることも可能であると考えられている。ボイスコイルモーター・コントローラの観点から、これらの２つの駆動モードを利用できることにより、柔軟性の高いディスクドライブ・システムが実施化される。
【０００８】
本発明に関連して、ボイスコイルモーター・ドライバのパルス幅変調モードからリニア動作モードへの遷移が、ボイスコイルモーターを介する電流の中断をもたらし得ることが分かっている。これらの電流の中断は、位置決めアーム動作のエラーとなり、これらのエラーがトラック・シーク・オペレーションの減速位相で起こると特に好ましくない。データ・トランスデューサが所望のディスク・トラックに近づくと、トラック整定不良（ｔｒａｃｋ  ｓｅｔｔｌｅ  ｆａｉｌｕｒｅ）が生じ得、これはシーク整定時間（ｓｅｅｋ  ｓｅｔｔｌｉｎｇ  ｔｉｍｅ）の増加を引き起こし、ひどい場合は、データ書き込み及びデータ読み出しオペレーションのエラーを引き起こし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の一つの目的は、Ｄ級のパルス幅変調された駆動モードからリニア駆動モードへの遷移の中断が著しく低減される、デュアルモード・モーター・コントローラを提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、磁気ディスクドライブのボイスコイルモーターの制御に特に良好に適応するような、デュアルモード・モーター・コントローラを提供することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、混合モードの駆動モードが可能であり、モーター電流の遷移中断が無いような、デュアルモード・モーター・コントローラを提供することである。
【００１２】
本発明のその他の目的および利点については、当業者であれば、添付の図面と共に以下の明細書を参照することによって明らかになるであろう。
【００１３】
本発明は、ボイスコイルモーターなど、負荷を介して２つの方向のうち１つの方向に電流を駆動するためのブリッジ出力ドライバを有する、ディスクドライブ用のボイスコイルモーター・コントローラなど、デュアルモード電力コントローラに実装され得る。マルチプレクサは、パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラによって生成されるＰＷＭ制御信号を用いて、或いはコンパレータの出力を用いて、出力ＰＷＭドライバへの入力信号を駆動する。各コンパレータは、中点などで、ボイスコイルモーター端子の電圧（位相電圧と呼ぶ）を参照電圧と比較する。このため、コンパレータの出力は、ＰＷＭドライバに供給されるとき、これらの位相電圧を、リニア駆動モードで提供されるような中点電圧に向かって事前調整する（ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）、ＰＷＭ状の制御信号に対応する。コンパレータ駆動のＰＷＭ制御及びリニア駆動の両方とも、混合モード・オペレーション期間の間、リニア駆動制御回路が引き継ぐ前にイネーブルにされ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を、その好ましい実施例、即ち、ディスクドライブに組み込まれるようなボイスコイルモーター（ＶＣＭ）のコントローラに組み込まれる実施例、に関連して説明する。これは、本発明がこのようなアプリケーションにおいて特に有益であると考えられるためである。しかし、本発明は、他のアプリケーション、例えば、マルチプルモード（即ち、複数級の増幅器）で動作し得るドライバ回路、においても有益であることも想到されている。
【００１５】
図１は、本発明の好ましい実施例に従って構成されたディスクドライブ・システム１０を全般的に示す。ディスクドライブ・システム１０は、スピンドル・ドライバ回路１６に応答してスピンドル・モーター１４によって回転される、１つ又はそれ以上の磁気媒体ディスク１２を含む。データ・トランスデューサ１８は、ディスクドライブ・システム１０の読み出し／書き込みヘッドであり、位置決めアーム１７の端部に配置される。図１に示した多数のディスクの場合、各々が１つ又はそれ以上のデータ・トランスデューサ１８を有する、多数の位置決めアーム１７が提供される。ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）２２は、データ・トランスデューサ１８がディスク１２の選択可能な径方向のトラックに位置するように、位置決めアーム１７を旋回させるように動作する。ディスク１２のこれらの径方向のトラックは、ディスクドライブ・システム１０の動作のために用いられる、トラック識別データ、位置情報、及び同期化データを含む。データ・トランスデューサ１８は、ディスクへのユーザー・データの記録（「書き込み」）及びディスクからのユーザー・データの読み出しの両方のため、データが書き込まれたトラック及びセクターを識別する信号を検出するため、及びヘッドがディスクのトラックに対し適切に横方向に並ぶようにするサーボバースト（ｓｅｒｖｏ  ｂｕｒｓｔｓ）を検出するために用いられる。
【００１６】
ディスク１２に記録された磁気信号に応答してヘッド１８によって生成されるアナログ電気信号は、ホスト・コンピュータ・システム（図示せず）への及びホスト・コンピュータ・システムからの最終的な通信のため、データ・パス１３に転送される。デジタル又はアナログのいずれかの形式でディスク１２に予め記録されているサーボ信号は、１つ又はそれ以上のサーボ復調器回路（図示せず）によって検出及び復調され、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）３０によって処理され、位置決めドライバ回路３２を介してデータ・トランスデューサ１８の位置を制御する。位置決めドライバ回路３２は、スピンドル・モーター１４を制御するスピンドル・ドライバ回路１６と共通のマイクロコントローラ内に組み込まれ得る。位置決めドライバ回路３２は、所望なように、ディスクドライブ・システム１０内の他の回路と統合されてもよい。
【００１７】
次に図２を参照し、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）２２自体と組み合わせて、本発明の好ましい実施例に従って位置決めドライバ回路３２の構成を説明する。この説明から明らかなように、位置決めドライバ回路３２は、それがリニア駆動モード及びパルス幅変調された（又はＤ級）駆動モードの両方を含むという点で、デュアルモードである。
【００１８】
パワー・トランジスタ５０は、ＶＣＭ２２を介する電流を駆動するために従来の「Ｈ」ブリッジで配列される。プラス側の駆動はトランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬによって提供され、トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬは、本発明のこの実施例では両方ともｎチャネル・パワー金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）トランジスタである。当業界では周知であるように、所望とされる場合、ＶＣＭ２２を駆動するために相補型ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）技術を用いることもでき、この場合、トランジスタ５０ＰＨはｐチャネルＭＯＳトランジスタであり得る。プラス側のトランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬのソース・ドレイン・パスは、電力供給電圧ＶＭと接地との間に直列に接続される。同様に、マイナス側の駆動はトランジスタ５０ＮＨ、５０ＮＬによって提供され、これらのトランジスタも電力供給電圧ＶＭと接地との間に直列に接続されるソース・ドレイン・パスを有する。ボイスコイルモーター２２は、トランジスタ５０ＰＨのソースとトランジスタ５０ＰＬのドレインのノードＶＣＭＰと、トランジスタ５０ＮＨのソースとトランジスタ５０ＮＬのドレインのノードＶＣＭＮとの間に接続される。ノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの電圧は、当業界では通常、「位相」電圧と呼ぶ。電流感知レジスタ５１は、レジスタ５１とＶＣＭ２２との間の感知ノードＩＳＰと共に、ＶＣＭ２２と直列に接続される。
【００１９】
一般に、当業界では周知であるように、トランジスタ５０のゲートに印加される相対的な駆動は、ＶＣＭ２２を介する電流の極性及び大きさを決定する。例えば、トランジスタ５０ＰＨがトランジスタ５０ＰＬに比較して比較的強くオンになるように、プラス側の駆動トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬのゲートにバイアスがかけられ、トランジスタ５０ＮＬがトランジスタ５０ＮＨに比べて比較的強くオンになるように、マイナス側の駆動トランジスタ５０ＮＨ、５０ＮＬのゲートにバイアスがかけられる場合、ノードＶＣＭＰの位相電圧はノードＶＣＭＮの位相電圧よりも高くなる。この結果、電流が、トランジスタ５０ＰＨを介して供給され、ＶＣＭ２２を介して導通され、トランジスタ５０ＮＬを介して吸い込まれることになり、これにより、ＶＣＭ２２が位置決めアーム１７を１つの方向に旋回させる。逆に、トランジスタ５０ＰＬがトランジスタ５０ＰＨに比較して比較的強くオンとなるように、プラス側の駆動トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬのゲートにバイアスがかけられ、トランジスタ５０ＮＨがトランジスタ５０ＮＬに比べて比較的強くオンとなるように、マイナス側の駆動トランジスタ５０ＮＨ、５０ＮＬのゲートにバイアスがかけられる場合、ノードＶＣＭＮの位相電圧はノードＶＣＭＰの位相電圧よりも高くなる。この結果、電流が、トランジスタ５０ＮＨを介して供給され、ＶＣＭ２２を介して導通され、トランジスタ５０ＰＬを介して吸い込まれることになり、これにより、ＶＣＭ２２が位置決めアーム１７を反対の方向に旋回させる。
【００２０】
従って、トランジスタ５０のゲートに印加される電圧が、ＶＣＭ２２を介して導通される電流の極性及び大きさを制御する。これが、図１のディスクドライブ・システム１０において位置決めドライバ回路３２が達成する機能である。
【００２１】
再び図２を参照すると、位置決めドライバ回路３２のリニア側で、電流感知増幅器３４は、その入力でノードＶＣＭＰ及びＩＳＰの電圧を受信し、レジスタ５１を通る電圧低下に対応し、そのためＶＣＭ２２を介する電流に対応する信号を生成する。この信号は、エラー増幅器３６の入力で制御電圧ＶＤＡＣと加算され（ｓｕｍｍｅｄ）、エラー増幅器３６の他方の入力は参照電圧ＶＲＥＦを受信する。エラー増幅器３６は、当業界で既知であるように、オペレーションの安定化のため、その出力と入力との間に接続される補償フィードバック・ネットワーク３７を含む。エラー増幅器３６の出力は、ＶＣＭ２２を介する瞬間電流レベルに対応する電圧と加算された所望の電圧ＶＤＡＣの、参照電圧ＶＲＥＦに対する差に対応するエラー信号である。このエラー信号は、ノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧に対応するフィードバック信号と共に、リニア前段（ｐｒｅｓｔａｇｅ）ドライバ３８に供給される。エラー信号及びこれらの位相電圧に応答して、リニア前段ドライバ３８は、ＶＣＭ２２を介する電流を定める電圧で、ブリッジ・トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬ、５０ＮＨ、５０ＮＬのゲートを駆動し、その結果、ディスク１２上の所望なトラック位置をシーク又は追従する際、位置決めアーム１７及びトランスデューサ１８（図１）の動きを制御する。
【００２２】
本発明に関連して用いられ得るような、リニア前段ドライバ３８の構成及びオペレーションに関する更なる詳細は、米国特許番号第６，３７４，０４３号で提供されている。また、ボイスコイルモーター２２のためのリニア・ドライバのその他のアーキテクチャも本発明に関連して代替として用いられ得ることが想到されている。
【００２３】
位置決めドライバ回路３２のＰＷＭ側では、エラー増幅器３６からのエラー信号は、差動増幅器４０の１つの入力に転送され、差動増幅器４０の第２の入力は参照電圧ＶＲＥＦを受信する。差動増幅器４０は、エラー増幅器３６からのエラー信号と参照電圧ＶＲＥＦとの間の差に対応する差動出力信号を生成する。差動増幅器４０の一方の出力はコンパレータ４２Ｐの入力に供給され、差動増幅器４０の他方の出力はコンパレータ４２Ｎの入力に供給される。コンパレータ４２Ｐ、４２Ｎの各々は、これらの入力をランプ信号ＲＡＭＰと比較する。ランプ信号ＲＡＭＰは典型的に、従来のＰＷＭ及びＤ級増幅器制御で用いられているように、選択されたスイッチング周波数で鋸歯又は三角波である。このため、コンパレータ４２Ｐ、４２Ｎの各々は、差動増幅器４０から受信した入力とランプ信号ＲＡＭＰとの間の比較に応答してフル・レール出力信号をそれぞれ生成し、その結果のロジック・レベルをＰＷＭ制御ロジック４４に提供する。ＰＷＭ制御ロジック４４は、パルス幅変調イネーブル信号ＰＷＭ＿ｅｎによってイネーブルにされ、ＰＷＭ前段ドライバ４６に供給される一対の制御信号を生成し、ＰＷＭ前段ドライバ４６は、トランジスタ５０のゲートに供給される駆動信号を生成する。このようにして、「Ｈ」ブリッジのトランジスタ５０は、ＶＣＭ２２に供給され、その旋回及び動きを制御する、パルス幅変調された電流を生成する。本発明の好ましい実施例に従って、ＰＷＭ前段ドライバ２６は、図３に関連してこれから説明するように、ＰＷＭ駆動モードからリニア駆動モードへの遷移の間、トランジスタ５０に供給される駆動の制御のため位相電圧ＶＣＭＰ、ＶＣＭＮも受信する。
【００２４】
図３は、本発明の好ましい実施例に従って、パワー・トランジスタ５０及びＶＣＭ２２と連携する、ＰＷＭ前段ドライバ２６の構成を図示する。図３に示すように、ＰＷＭ制御ロジック４４からのＰＷＭ制御信号ＨｉＬｏＰ、ＨｉＬｏＮは、マルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌの各々の１つの入力にそれぞれ供給される。マルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌは、制御回路５３によって生成される制御信号ＴＲ＿ｅｎによってそれぞれ制御され、制御信号ＴＲ＿ｅｎは、ＰＷＭ制御ロジック４４に、又はリニア及びＰＷＭモードの選択を制御する位置決めドライバ回路３２の他のロジックに存在し得る。制御回路５３は、選択された持続時間に制御信号ＴＲ＿ｅｎをアサートし保持するためのタイマーを含み得、又は代替として、ノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧に応答して制御信号ＴＲ＿ｅｎを保持し得る。マルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌの出力は、それぞれ出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌに供給される。ＰＷＭモードでは、マルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌは、それらの各々の出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌへの供給のためＰＷＭ制御信号ＨｉＬｏＰ、ＨｉＬｏＮを選択する。出力ＰＷＭドライバ５４Ｈは、プラス側のパワー・トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬのゲートに供給される駆動信号を生成し、出力ＰＷＭドライバ５４Ｌは、マイナス側のパワー・トランジスタ５０ＮＨ、５０ＮＬのゲートに供給される駆動信号を生成する。
【００２５】
本発明の好ましい実施例に従って、ＰＷＭモードからリニア駆動モードへの遷移の間、コンパレータ５６Ｈ、５６Ｌは、パワー・トランジスタ５０に供給される駆動を制御する。コンパレータ５６Ｈは、ノードＶＣＭＰの位相電圧を受信する第１の入力、及び参照電圧を受信する第２の入力を有する。コンパレータ５６Ｈに（及び、以下に説明するように、コンパレータ５６Ｌに）供給される参照電圧は、ＰＷＭモードからリニア・モードへの遷移を達成する際に位相電圧がその電圧に向かって駆動されることが好ましい電圧である。この例では、この電圧は、「Ｈ」ブリッジのパワー・トランジスタ５０に供給される電力供給電圧の半分、即ち、電圧ＶＭ／２である。同様に、コンパレータ５６Ｌは、第１の入力でノードＶＣＭＮの位相電圧、及び第２の入力で参照電圧（例えば、ＶＭ／２）を受信する。
【００２６】
コンパレータ５６Ｈの出力はマルチプレクサ５２Ｈの第２の入力に供給され、コンパレータ５６Ｌの出力はマルチプレクサ５２Ｌの第２の入力に供給される。マルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌは、上述したように、制御信号ＴＲ＿ｅｎによって制御される。本発明のこの好ましい実施例に従って、制御信号ＴＲ＿ｅｎは、ＰＷＭモードからリニア・モードへの遷移の間、それぞれ出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌへの供給のため、コンパレータ５６Ｈ、５６Ｌの出力をそれぞれ選択するように、及び、ＰＷＭモードでは、それぞれ出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌへの供給のため、ＰＷＭ制御ロジック４４からの入力ＰＷＭ制御信号ＨｉＬｏＰ、ＨｉＬｏＮを選択するように、マルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌを制御する。リニア・モードの間、他のゲート制御ロジック及び制御信号（図示せず）が、ＰＷＭ前段ドライバ４６をディスエーブルにする、又はパワー・トランジスタ５０からＰＷＭ前段ドライバ４６を切断するように動作し得ることが想到されている。好ましくは、以下に説明するように、位置決めドライバ３２は、パワー・トランジスタ５０のゲートに供給されるＰＷＭ駆動信号及びリニア駆動信号の両方を用いて、ＰＷＭからリニア・モードへの遷移の間、混合モードで動作する。
【００２７】
ノーマル・オペレーションでは、位置決めドライバ３２は、位置決めアーム１７を旋回させるように動作し、それにより、ホスト・コンピュータ及びそのディスク・オペレーティング・システムによって生成されるディスク・メモリ・アドレスに対応する、ディスク１２のトラックに、データ・トランスデューサ１８を移動させる。本発明のこの実施例に従って位置決めドライバ３２によって提供される２つのモード（ＰＷＭ及びリニア）は、ディスク１２のアドレス指定されたトラックへのアクセスを達成する際に有効である、トラック・シーク、トラック・シーク・オペレーションの終わりの減速、トラック追従、など種々のオペレーションに有効であると考えられる。例えば、本発明の背景技術で上述したように、位置決めドライバ３２のＰＷＭ（又はＤ級）駆動モードは、データ・トランスデューサ１８が所望のトラック位置に近づくにつれて、トラック・シーク・オペレーションの減速位相で用いられる位置決めドライバ３２のリニア駆動モードと共に、トラック・シーク及びトラック追従オペレーションに用いられ得る。代替として、ＰＷＭ及びリニア駆動モードは、他の組み合せにおいて、例えば、トラック追従のリニア駆動モード、及びトラック・シークのＰＷＭ駆動モードを用いる際、にも有効となり得る。当業者であれば、本明細書を参照すれば、位置決めドライバ３２のＰＷＭ及びリニア駆動モードに関連する特定のディスク駆動オペレーションは、他の組み合せ、例えば、特定の性能要件及びディスク駆動システム・アプリケーションに従って、トラック追従のリニア駆動モードを用いる際にも有効となり得ることが分かるであろう。
【００２８】
図２及び図３を組み合わせて参照し、本発明の好ましい実施例に従ったパワー・トランジスタ５０と組み合わせた、ＰＷＭ前段ドライバ４６のオペレーションをこれから説明する。ＰＷＭ又はＤ級増幅器モードにおいて、ＰＷＭ制御ロジック４４は、（ランプ信号ＲＡＭＰに関連して）コンパレータ４２Ｐ、４２Ｎによってパルス幅変調されるように、エラー増幅器３６からのエラー信号の参照電圧ＶＲＥＦとの比較に従って、ＰＷＭ制御信号ＨｉＬｏＰ、ＨｉＬｏＮを生成する。このＰＷＭモードでは、制御信号ＴＲ＿ｅｎはＰＷＭ制御ロジック４４によってディアサートされ、ＰＷＭ制御ロジック４４は、ＰＷＭ制御信号ＨｉＬｏＰ、ＨｉＬｏＮをそれぞれ出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌに通すようにマルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌを制御する。出力ＰＷＭドライバ５４Ｈは、ノードＶＣＭＰの位相電圧を制御するように、パワー・トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬのゲートに電圧を印加し、また、出力ＰＷＭドライバ５４Ｌは、ノードＶＣＭＮの位相電圧を制御するように、パワー・トランジスタ５０ＮＨ、５０ＮＬのゲートに電圧を印加する。このモードでは、ノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧が、Ｄ級パルス幅変調された方式でレール・ツー・レール駆動されることが想到されている。位相電圧のデューティーサイクル及び極性は、ＶＣＭ２２を介する平均電流を、及びこのため位置決めアーム１７及びそのデータ・トランスデューサ１８の位置決めの制御を決定する。
【００２９】
上述のように、図２及び図３に示すようなデュアルモードＶＣＭ位置決めシステムでは、遷移がＰＷＭモードからリニア・モードへ、及びその逆に成される。しかし、本発明に従って、ノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧は、及び「Ｈ」ブリッジの各パワー・トランジスタ５０のゲートの電圧も、ＰＷＭ駆動モードの間、大抵、リニア・モード動作レベルとは全く異なるレベルであることが分かっている。従って、ＰＷＭ駆動モードからリニア駆動モードへの遷移が急激であるとき、ＶＣＭ２２を介する電流の中断が観測されている。また、位相電圧及びゲート電圧のこれらの中断が、例えば、電流感知増幅器３４によって及びエラー増幅器３６によって測定されるような、エラー電圧に生じることも分かっている。急激にリニア・モードに入ると、これらの遷移中断によるエラーは時間と共に増えることが分かっており、これによりトラック整定エラーが生じ、そのためトラック・シーク整定時間が増加する。ひどい場合、これらの中断はデータ書き込み及びデータ読み出しオペレーションのエラーにつながり得る。
【００３０】
本発明の好ましい実施例に従って、コンパレータ５６及びマルチプレクサ５２は、ＰＷＭ駆動モードからリニア駆動モードへの遷移で、パワー・トランジスタ５０のゲートの電圧を、及びノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧をも事前に調整するように機能する。この事前調整は、本発明の好ましい実施例に従って非常に高速に成され、また、事実上エラー感知の低減はディスク性能の改善につながる。
【００３１】
従って、現在のＰＷＭモード・オペレーションの終わりに、例えば、デュアルモード位置決めドライバ３２がリニア・モードにスイッチングするときトラック・シーク・オペレーションの減速位相の始めに、ＰＷＭ制御ロジック４４は、マルチプレクサ５２Ｈ、５２ＬへのＴＲ＿ｅｎ制御信号をアサートする。これに従ってマルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌは、この遷移期間の間、それぞれ出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌへの供給のため、コンパレータ５６Ｈ、５６Ｌの出力を選択する。またこの遷移期間の間、以下に説明するように、リニア前段ドライバ３８も、パワー・トランジスタ５０のゲートを駆動して、混合モード（ＰＷＭ及びリニア）駆動をＶＣＭ２２に提供することが好ましい。
【００３２】
例えば、この遷移期間の間、コンパレータ５６Ｈは、ノードＶＣＭＰの位相電圧を参照電圧ＶＭ／２と比較し、その出力で、この比較の結果に対応するレール・ツー・レール信号を生成する。同様に、同じく遷移の間、コンパレータ５６Ｌは、ノードＶＣＭＮの位相電圧を参照電圧ＶＭ／２と比較し、その出力で、この比較の結果に対応するレール・ツー・レール信号を生成する。コンパレータ５６Ｈ、５６Ｌの目的は、出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌが、これらの位相電圧が両方とも参照電圧ＶＭ／２となる状態に向けて、パワー・トランジスタ５０を駆動するようにさせる出力信号を生成することである。従って、ＰＷＭループの各々は、マイナスのフィードバック・ループとして配置されることが好ましい。例えば、遷移期間の開始時に、ノードＶＣＭＰの位相電圧が参照電圧ＶＭ／２よりも高い場合、コンパレータ５６Ｈ、マルチプレクサ５２Ｈ、及び出力ＰＷＭドライバ５４Ｈを介するループは、トランジスタ５０ＰＨがオンにされるよりも長い時間にわたってトランジスタ５０ＰＬがオンとなるように、ノードＶＣＭＰが低く引き下げられるように、トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬのゲートを駆動することが好ましい。コンパレータ５６Ｌ、マルチプレクサ５２Ｌ、及び出力ＰＷＭドライバ５４Ｌのループも同様の方式で動作する。
【００３３】
マルチプレクサ５２Ｈ、５２Ｌに供給されるＴＲ＿ｅｎ制御信号は、選択された持続時間に、例えば、制御回路５３のタイマーによって制御されるように、アサートされることが好ましい。代替として、制御回路５３は、例えば、位相電圧が参照電圧ＶＭ／２に近づくにつれて、ノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧に応答して制御信号ＴＲ＿ｅｎをディアサートするコンパレータ又は他の回路を含んでいてもよい。当業者であれば、本明細書を参照すれば、本発明の特定の実施に適するように、制御信号ＴＲ＿ｅｎをいつディアサートするべきかを決定するための他の制御方式も明らかとなることが想到されている。
【００３４】
コンパレータ５６Ｈ、５６Ｌがそれらの各出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌを制御している遷移時間の間、リニア前段ドライバ３８もパワー・トランジスタ５０のゲートを駆動することが好ましい。リニア前段ドライバ３８及び出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌの出力は、図２から明らかなように、対応するゲート・ノードで共に結合され、互いに互換性がある。この遷移の混合モード・オペレーションの間、出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌは、リニア前段ドライバ３８より優位となる傾向があることが想到されているが、前段ドライバ３８、４６の両方がパワー・トランジスタ４０を駆動する、この混合モード・オペレーションは、ゲート電圧及び位相電圧を事前調整するようにも機能する。
【００３５】
遷移期間の終わりに、制御ロジック５３によってタイムアウトにされると、或いはノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧の適切な事前調整を感知すると、ＰＷＭ前段ドライバ４６は、パワー・トランジスタ５０のゲートの駆動からディスエーブルにされる。リニア前段ドライバ３８（図２）が、代わりにこれらのゲート電圧を、及びそれによりノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧を、及びこれらに従ってＶＣＭ２２を介する電流の大きさ及び極性を制御する。コンパレータ５６及び出力ＰＷＭドライバ５４のオペレーションにより、ゲート電圧及び位相電圧が、リニア・モードでこれらのノードにバイアスがかけられる電圧に近づく電圧へ事前調整されるため、ＰＷＭモードとリニア・モードとの間の遷移をする際のパワー・トランジスタ５０のオペレーションの中断、及びその結果のエラーは、従来のデュアルモードＶＣＭシステムの場合よりもずっと低減される。
【００３６】
図４ａから図４ｃは、本発明の好ましい実施例に従った位置決めドライバ回路４６のオペレーションの例を図示する。図４ａはノードＶＣＭＰ、ＶＣＭＮの位相電圧を示す。図４ｂは、それぞれ、トランジスタ５０ＰＨ、５０ＰＬ、５０ＮＨ、及び５０ＮＬのゲートの電圧ＧＰＨ、ＧＰＬ、ＧＮＨ、ＧＮＬを示す。図４ｃは、時間ｔ０から時間ｔ１までアサートされる制御信号ＴＲ＿ｅｎのタイミングを示す。時間ｔ０から時間ｔ１までの全持続時間は、例えば約５００ナノ秒から１．５マイクロ秒であることが想到されている。
【００３７】
図４ａから図４ｃにおいて、時間ｔ０より前の時間では、位置決めドライバ回路４６及びパワー・トランジスタ５０は、ＰＷＭモードで動作している（分かり易くするため、種々のノードのパルスは図面には示していない）。この例では、時間ｔ０の直前の最後のＰＷＭパルスは、ノードＶＣＭＮが高でありノードＶＣＭＰが低となるように、トランジスタ５０ＮＨ及び５０ＰＬのゲートを高に、トランジスタ５０ＰＨ及び５０ＮＬのゲートを低に駆動している。このため、ＶＣＭ２２を介して右から左に（図２及び図３）流れる電流は、この最後のＰＷＭパルスによって駆動されている。
【００３８】
時間ｔ０で、制御信号ＴＲ＿ｅｎがアサートされると、ＰＷＭ駆動モードからリニア駆動モードへの遷移が開始する。ノードＶＣＭＮの位相電圧が参照電圧ＶＭ／２に対して高であるため（及び、逆に、ノードＶＣＭＰの位相電圧が参照電圧ＶＭ／２に対して低であるため）、コンパレータ５６Ｈ、５６Ｌは、それぞれ、電圧ＧＰＨ、ＧＮＨ、ＧＰＬで図４ｂに示すように、出力ＰＷＭドライバ５４Ｈ、５４Ｌが、パルストランジスタ５０ＰＨ、５０ＮＬのゲートを高に、及び、トランジスタ５０ＮＨ、５０ＰＬのゲートを低にパルスさせる出力信号を生成する。時間ｔ０から時間ｔ１までの遷移時間の間、これらのパルスは、位相電圧ＶＣＭＮを放電させ、位相電圧ＶＣＭＰを充電する。上述のように、同じくこの時間の間、リニア前段ドライバ３８も、リニア・モード・バイアス電圧でトランジスタ５０のゲートを駆動しており、これはゲート電圧のエクスカーションを制限する傾向がある。
【００３９】
遷移期間の終わりの時間ｔ１に、制御信号ＴＲ＿ｅｎがディアサートされる。遷移期間の間のコンパレータ５６及び出力ＰＷＭドライバ５４の動作は、位相電圧ＶＣＭＰ、ＶＣＭＮ及びゲート電圧ＧＰＨ、ＧＰＬ、ＧＮＨ、ＧＮＬを事前調整して、それらが一層高速にリニア駆動モード・レベルに達し得るようにされており、これは、ほぼ時間ｔ２に成される。シミュレーションのため、本発明の好ましい実施例に従って、およそ１５マイクロ秒後の時間ｔ２にリニア・レベルに達することが予想されている。
【００４０】
本発明の好ましい実施例に従ったパワー・トランジスタ５０の「Ｈ」ブリッジのゲート電圧及び位相電圧の事前調整により、ゲート電圧及び位相電圧は、リニア駆動モードが引き継ぐ時間までに、従来の回路の場合に比べ、それらのリニア電圧レベルの更に一層近くに駆動される。このため、ボイスコイルモーターを介する電流の中断、及び、その後リニア駆動モード・フィードバックの間継続する感知エラーを引き起こす、その結果の位置決めアームの誤った動きは、著しく低減される。本発明は、ディスクドライブ・システム又は本発明を用いる他のシステムにおける精度及び性能の改善をもたらし、実装するシステムの他のオペレーションにデュアルモード・ドライバを用いることを可能にし得ることが想到されている。
【００４１】
本発明の好ましい実施例を、ディスクドライブ・システムのボイスコイルモーターの制御の想起されるアプリケーションに関連して説明してきた。しかし、上述のように、本発明は、モーター制御を超える、及びディスクドライブ・システムにおける利用を超える、他のアプリケーションにおける利益を有し得ることが想到されている。例えば、本発明は、上述したようなプラス側のドライバ対及びマイナス側のドライバ対ではなく、単一のドライバ対のみが用いられるデュアルモード又はマルチプルモード出力増幅器又は駆動回路に接続して用いることもできることが想到されている。当業者であれば、本明細書を参照すれば、このような他のアプリケーションにおいて本発明を容易に利用することが可能であることが想到されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の好ましい実施例に従って構成されたディスクドライブ・システムのブロック図の形式の電気回路図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施例に従って構成された、図１のディスクドライブ・システムのボイスコイルモーター・コントローラ及び出力駆動回路のブロック図の形式の電気回路図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施例に従って構成された、図２の回路のパルス幅変調された駆動及び制御回路のブロック図及び概略図の形式の電気回路図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明の好ましい実施例に従った、図２及び図３のボイスコイルモーター・コントローラ及び出力駆動回路のオペレーションを説明するタイミング図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の好ましい実施例に従った、図２及び図３のボイスコイルモーター・コントローラ及び出力駆動回路のオペレーションを説明するタイミング図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の好ましい実施例に従った、図２及び図３のボイスコイルモーター・コントローラ及び出力駆動回路のオペレーションを説明するタイミング図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【国際調査報告】
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