专利名称：盘驱动器中驱动主轴马达和音圈马达的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含旋转盘的主轴马达和作为头传动装置的驱动源的音圈马达的盘驱动器。本发明尤其涉及在盘驱动器中驱动主轴马达和音圈马达的方法和装置。
背景技术：
一个典型的用头读取记录在作为记录介质的盘上的信息的盘驱动器是硬盘驱动器(或磁盘驱动器)。硬盘驱动器使用两种类型的马达主轴马达和音圈马达。主轴马达是旋转盘的无刷直流马达。音圈马达是沿盘半径移动头的头传动装置的驱动源。
驱动例如主轴马达的无刷直流马达需要的电压E用下面等式描述E＝Ee+I×R (1)在等式(1)中，Ee是对应于马达旋转在马达线圈上产生的反电动势(反EMF)的电压(下文中称作反EMF电压)。反EMF电压Ee与扭矩常数和转速成比例。I是流过马达线圈的电流。R是马达线圈电阻与马达驱动器电阻的总和。电流I与马达的驱动扭矩成比例。因此，例如，当环境温度的改变导致马达负载的改变时，电流I相应产生波动。扭矩常数和线圈电阻根据马达的特征变化。因此，考虑这些变化，把马达的驱动电压设计成高于电压E以便留有余量。
然而，余量导致驱动马达的马达驱动器的功率损耗。因此，当设计马达的驱动电压时，留出余量，这带来功耗增加的问题。在流体动力轴承主轴马达中该问题特别重要，其中当主轴马达用作硬盘马达时，流体动力轴承主轴马达变得愈来愈流行。原因是在流体动力轴承主轴马达中流体(例如油)的粘性随环境温度变化，因此马达的负载波动很大。明显地，马达负载的较大变化导致驱动电压E的较大波动。由此，把驱动电压E的波动考虑在内，需要为实际使用的马达驱动电压留出较大余量。为马达驱动电压留出较大余量相应增加了马达驱动器的功耗。在马达驱动器中降低功耗的技术在日本专利申请KOKAI公开说明书4-208091中公开。在写入此公开说明书的技术中(以后称作现有技术)，由能够改变电压的电源提供单元改变驱动电压(或供电电压)。驱动电压是马达驱动器驱动马达所需的电压。电压根据流过马达线圈的电流的增加或减少而变化。通过此可变控制，最小化马达的端电压(或线圈端电压)与驱动电压之间的差，其中最小化的差降低了马达驱动器的损耗。
在高速旋转主轴马达的硬盘驱动器中，马达旋转越快，驱动电压越高。此外，例如在恶劣的低温环境驱动流体动力轴承主轴马达时，需要大的驱动扭矩。在这种情况下，需要高驱动电压驱动主轴马达。为了满足该需求，可以考虑下面方案由使用硬盘驱动器的主机提供的电压被升压器升压，并且被提升的电压用于驱动主轴马达。提升电压的方法具有最小化马达驱动损耗的优点。原因在于把电压升压到至少可以驱动主轴马达到达以恒定速度旋转的值，并且由提升的电压驱动马达。提升电压的方法的另一个优点是，把头移动到盘上的目标轨道的寻道操作可以高速执行。原因在于驱动电压越高，则大电流流过音圈马达使寻道速度越快。由此，使用单个升压器驱动主轴马达和音圈马达使得实现下面两个特性成为可能，一个是主轴马达能够以高速旋转或者能够在低温环境下驱动主轴马达，而另一个是音圈马达能够使寻道操作更快。
然而，当现有技术用于降低马达驱动器的损耗时，问题增多。具体地，当供电电压根据驱动主轴马达所需的电压而变化时，下列问题增加音圈马达的驱动电压也随着主轴马达的波动而变化。相反地，当升压器把供电电压提升到最大值导致大电流流过音圈马达时，下列问题增加由于实际使用的驱动电压大于驱动主轴马达至少需要的电压，马达驱动的功耗变大。
发明内容
本发明的实施例可以提供在盘驱动器中驱动主轴马达和音圈马达的方法和装置，其中在驱动主轴马达和音圈马达时，能降低马达驱动的功耗，同时保持快的寻道速度。
根据本发明的一个方面，提供在盘驱动器中驱动主轴马达和音圈马达的方法。该方法包括把供给马达驱动器的驱动电压设置成第一模式(或高速寻道模式)中的第一驱动电压，并且把供给马达驱动器的驱动电压设置成第二模式(或高效模式)中的低于第一驱动电压的第二驱动电压。第一模式是优先加速把头移动到盘上目标轨道的寻道操作的模式。第二模式是优先降低马达驱动器的功耗的模式。马达驱动器使用供给马达驱动器的驱动电压驱动主轴马达和音圈马达。
本发明的其它目的和优点将在下面描述，并且通过描述可以理解其中的一部分，或者通过实践对其加以领会。本发明的目的和优点通过下文中指出的装置及其组合实现并获得。
合并并且构成说明书一部分的附解了本发明的实施例，并且与上面给出的一般描述以及下面给出的实施例的详细描述一起用来解释本发明的原理。
图1是根据本发明的第一实施例说明硬盘驱动器的结构的模块图；图2是帮助解释第一实施例中马达驱动操作的流程图；图3是帮助解释第一实施例中模式设置的流程图；图4A和图4B是帮助解释第一实施例的修改的流程图；图5是根据本发明的第二实施例说明硬盘驱动器的结构的模块图；图6是帮助解释第二实施例中马达驱动操作的流程图；图7是帮助解释第二实施例的修改的流程图；图8是根据本发明的第三实施例说明硬盘驱动器的结构的模块图；
图9是帮助解释第三实施例中马达驱动操作的流程图；具体实施方式
参考附图，在下文中解释适用于本发明的硬盘驱动器的实施例。
图1是根据本发明的第一实施例说明硬盘驱动器的结构的模块图。图1中硬盘驱动器(下文中，称作HDD)的供电电压是例如5V。使用HDD的主机(未示出)的供电电压Vcc作为HDD的供电电压。5V供电电压Vcc供给升压器11。升压器11是能够改变电压的供电单元。接收来自于主机的供电电压Vcc，升压器11把电压Vcc提升(转换)到由后面解释的CPU18通过信号线182指定的电压水平EBOOST。从升压器11向马达驱动器12提供电压EBOOST。供电电压Vcc也可以从主机向马达驱动器12提供。来自于主机的供电电压Vcc用作马达驱动器12的供电电压。
马达驱动器12包含SPM(主轴马达)驱动器121和VCM(音圈马达)驱动器122。SPM驱动器121驱动主轴马达(下文中称作SPM)13。VCM驱动器122驱动音圈马达(下文中称作VCM)14。由升压器11向马达驱动器12提供的电压EBOOST用作马达驱动器12中SPM驱动器121和VCM驱动器122分别驱动SPM13和VCM14所需的驱动电压。
三相无刷直流马达SPM13具有三相马达线圈。三相通常用U、V、W表示。各个三相马达线圈的一端连接在一起。在SPM13中，各个线圈的一端连接在一起的端子被称作COM端子。三相马达线圈的另一端的端子分别称作U、V、W端子。SPM13高速旋转作为记录介质的盘15。VCM14构成传动装置17的驱动源，其中传动装置17支持头16。VCM14驱动传动装置17，从而沿盘15的半径移动头16。
在盘15的记录表面上，多个伺服区域(未示出)沿着盘15的半径径向布置，以规则间隔离散地布置在圆周上。在每个伺服区域内，记录伺服数据。伺服数据用于把头移动到目标轨道，并且把头定位在目标轨道的特定范围内。伺服数据包含伺服标记，轨道代码(或柱面编号)，和脉冲信号。伺服数据中的伺服标记是用于标识伺服数据的唯一模式。轨道代码和脉冲信号被用作将头16定位在目标轨道的目标范围内的位置信息。更具体地，轨道代码指示相应伺服区域所位于的轨道(或柱面)。在HDD中，执行寻道控制，其中根据轨道代码把头16移动到目标轨道上。脉冲信号指示关于对应伺服区域所位于的轨道中头的相对位置信息(或位置误差)。在HDD中，在寻道控制完成之后进行跟踪控制，其中头16定位在目标轨道的目标范围中。
头16是传感器，不仅用于把数据写(或重新编码)到盘15上，而且还用于读取(还原)盘15上的数据记录。头16从盘15上读取的非常小的信号(或读信号)由读出放大器(未示出)放大。由读/写信道(未示出)二进制化放大的读信号。向伺服控制器19提供二进制信号。伺服控制器19从来自读/写信道二进制化的信号的伺服数据中检测伺服标记。伺服控制器19也从二进制信号中检测跟随在检测的伺服标记后面的位置信息(或轨道代码和脉冲信号)。由伺服控制器19检测的位置信息被输出到CPU18。伺服控制器19在每次检测到伺服标记时产生脉冲(此后，称作伺服标记检测脉冲)SSP。脉冲SSP被用作CPU18的中断信号。
CPU18包含诸如ROM180的非易失存储器。在ROM180中，CPU18执行的控制程序181被预先存储。控制器CPU18通过执行控制程序实现下述功能。具体地，CPU18具有检测SPM13的ESPM端电压的功能。SPM13的终端电压ESPM是SPM13的各个端子U、V、W与端子COM之间的电压。CPU18还具有根据SPM13端电压ESPM的升高或降低通过信号线182控制升压器11的功能。通过此控制，升压器11的输出电压EBOOST发生改变。此外CPU18具有执行把头16移动到目标轨道的寻道控制功能，以及把头16定位在目标轨道的目标范围中的跟踪控制功能。每当伺服控制器19输出伺服标记检测脉冲SSP时，CPU18开始伺服中断处理。在中断处理中，CPU18确定寻道控制或跟踪控制所需的控制变量(或操作变量)。把确定的控制变量提供给马达驱动器12中的VCM驱动器122。来自主机的供电电压Vcc被用作CPU18和伺服控制器19的供电电压，就象被用作马达驱动器12的供电电压那样。
接着，参照图2中的流程图说明图1的HDD中的马达驱动操作。在启动图1的HDD时，为了使SPM13快速地达到稳定旋转速度，对升压器11的控制如下。CPU18通过到达升压器11的信号线182指定电压EMAX(第一驱动电压)作为输出电压EBOOST的电压水平(步骤S1)。电压EMAX是最大电压，升压器11可以将电压提升到电压EMAX。升压器11响应CPU18提供的指令把主机提供的供电电压Vcc提升到电压EMAX。也就是说，升压器11设置升压器11的输出电压EBOOST为电压EMAX。
把升压器11的输出电压EBOOST(＝EMAX)提供给SPM驱动器12和马达驱动器12中的VCM驱动器122。升压器11提供的输出电压EBOOST(＝EMAX)被用作SPM驱动器121和VCM驱动器122的驱动电压以分别驱动SPM13和VCM14。因此，当此例中的电压EBOOST是最大电压EMAX(第一驱动电压)时，马达驱动器12可以即刻以稳定的旋转速度(步骤S2)驱动SPM13。
当SPM13已经达到稳定旋转速度时，CPU18如下所述根据由主机提供的指令确定的模式控制升压器11。通过该控制，由升压器11向马达驱动器12中的SPM驱动器121和VCM驱动器122提供的电压EBOOST(或驱动电压)发生改变。存在2个由主机提供的指令确定的模式高速寻道模式(第一模式)和高效模式(第二模式)。高效模式是优先降低马达驱动器12中的功耗的模式。在高效模式中，控制升压器11的输出电压EBOOST以便减少马达驱动器12中的功耗。另一方面，高速寻道模式是优先在寻道控制期间进行快速寻道操作的模式。在高速寻道模式中，控制电压EBOOST以便提高VCM14的速度。VCM14的速度表示由传动装置17支持的头16的移动速度(或寻道速度)。
CPU18确定是否将HDD设置到高速寻道模式或者高效模式(步骤S3)。如果将HDD设置在高效模式，CPU18首先检测SPM13的端电压ESPM(步骤S4)。接着，CPU18计算以稳定的旋转速度驱动SPM13所需的最小电压EMIN(第二驱动电压)(步骤S5)。在计算最小电压EMIN时，用余量ΔE为电压EMIN提供少量余量。具体地，用以下公式计算电压EMIN(ESPM)EMIN＝ESPM+ΔE(2)不检测SPM13的端电压ESPM，而是检测流过SPM13线圈的电流(SPM电流)。在这种情况下，可以用以下公式计算电压EMINEMIN＝Ee+ISPM*RSPM+ΔE(3)其中RSPM是SPM13线圈的电阻并且Ee是SPM13的旋转在线圈中产生的反EMF电压。SPM13线圈的电阻RSPM的变化影响使用等式(3)的计算。因此，在使用SPM13的端电压ESPM的情况下，基于等式(2)计算的电压EMIN的精度低于基于等式(3)计算的电压EMIN的精度。
接着，CPU18通过信号线182以将升压器11的输出电压EBOOST的电压水平变成电压EMIN的方式控制升压器11(步骤S6)。结果，升压器11的输出电压EBOOST被设置成电压EMIN。接着，SPM驱动器121使用以稳定旋转速度驱动SPM13所必需的最小电压EMIN(EMIN＜EMAX)作为驱动电压(第二驱动电压)，并且用该驱动电压驱动SPM13。结果，可以最小化马达驱动器12中的功耗。
相反，当主机指定高速寻道模式(步骤S3)时，CPU18以将升压器11的输出电压EBOOST的电压水平变成最大电压EMAX(第一驱动电压)的方式控制升压器11(步骤S7)。结果，升压器11的输出电压EBOOST被设置成电压EMAX。把升压器11的输出电压EBOOST(＝EMAX)提供给马达驱动器12中的SPM驱动器121和VCM驱动器122。当例子中的电压EBOOST是最大电压EMAX时，提高了允许从VCM驱动器122流动到VCM14的最大电流(最大VCM电流)。因此，CPU18设置对应于VCM驱动器122中电流的增加的控制变量，使得VCM14的速度更快。这允许高速实现寻道操作。
接着，将参照图3的流程图说明图1的HDD中的模式设置。根据本发明第一实施例，当接收来自于主机的命令时，CPU18完成下面说明的处理。首先，CPU18确定接收的命令是否寻道命令(需要寻道操作的命令)(步骤S11)。如果接收到寻道命令之外的命令，CPU18执行接收的命令。
相反，如果接收到寻道命令，则CPU18把图1中的HDD设置成高速寻道模式(步骤S12)。接着，CPU18开始寻道控制，把头16移动到由所接收的寻道命令指定的轨道(也就是说，盘15上的目标轨道)上(步骤S13)。在寻道控制期间，图1的HDD被设置成高速寻道模式。因此，在寻道控制期间，如上所述可以高速完成寻道操作。CPU18继续寻道控制，直到头16到达目标轨道，也就是说，直到寻道操作完成(步骤S13，S14)。
在完成寻道操作(步骤S14)之后，CPU18将HDD的模式从高速寻道模式改变成高效模式(步骤S15)。在高效寻道模式中，SPM驱动器121驱动SPM13，其中将电压EMIN用作驱动电压(第二驱动电压)。电压EMIN是SPM驱动器121以稳定旋转速度驱动SPM13所需的最小电压。因此，在高效模式中，可以使SPM驱动器121(或马达驱动器12)中的功耗最小。
如上所述，在基于本发明的第一实施例中，在需要高速寻道的寻道控制周期内，升压器11的输出电压EBOOST被设置成最大电压EMAX(第一供电电压)。结果可以实现高寻道速度。在除了寻道控制周期之外的周期(排除HDD的启动时间)内，升压器11的输出电压EBOOST被设置成低于电压EMAX的电压EMIN(第二供电电压)。这允许降低马达驱动器12中的功耗。除了寻道控制周期之外的周期几乎占据了图1的HDD的所有工作周期。因此，显著降低了马达驱动器12中的功耗。
参照图4A和4B中的流程图，下面使用一个例子说明本发明第一实施例的修改，其中在不同于图3的流程图的过程中进行模式设置。首先，从主机接收寻道命令(步骤S21)的CPU18将图1的HDD设置在高速寻道模式上(步骤S22)。于是，设置高速寻道模式的条件与图3的流程图中(第一实施例中的)的条件相同。与图3的流程图的不同之处在于如下所述设置高效模式的条件。
当已经完成主机指定的命令的执行时，CPU18启动计时器(未示出)(步骤S31)。这个合并到例如CPU18中的计时器测量预定时间。在启动计时器之后，CPU18等待从主机提供的下一个命令(步骤S32)。如果在计时器超时之前没有接收到下一个命令(步骤S32、S33)，CPU18确定主机在指定时间长度内没有提供命令。在这种情况下，CPU18将图1的HDD设置到高效模式(步骤S34)。接着，CPU18使图1的HDD进入空闲状态(步骤S35)。空闲状态是这样的状态，其中当主机在指定时间长度内没有发出请求时，允许SPM13使盘15保持旋转并且将头16收回到指定回收位置。头16的一个已知回收位置是例如滑轨。
如上所述，对于第一实施例的修改，在图1的HDD处于空闲状态(或空闲周期)期间将升压器11控制在高效模式中。也就是说，马达驱动器12工作在高效模式中。接着，当主机向HDD发出寻道命令时，HDD的模式从高效模式改变成高速寻道模式。包含寻道控制周期的非空闲周期通常大大短于空闲周期。因此，应用基于图4A和4B的流程图的模式设置允许降低空闲周期内马达驱动器12的功耗，并且同时保持寻道控制周期内的快速寻道速度。另外，当难以高速改变升压器11的输出电压EBOOST时，可以使用不同于上述例子的模式改变条件。例如，在以功耗为重点的电池驱动的情况下，可以设置高效模式，而在不同于电池驱动的情况下可以设置高速寻道模式。通过这种方式，可以根据使用情况改变操作模式。
图5的模块图示出了基于本发明第二实施例的HDD(硬盘驱动器)的结构。通过相同的附图标记指示与图1中相同的部分，并且省略其详细说明。在图5中，主机象在第一实施例中那样向HDD提供5V供电电压Vcc。图5的HDD包含升压器21。升压器21将主机提供的5V供电电压Vcc提升到具有指定电压水平的电压EH上。在第二实施例中，电压EH是12V。12V电压EH，即升压器12的输出电压作为马达驱动器22中的VCM驱动器222的驱动电压被提供给VCM驱动器222，以便驱动VCM14。另一方面，5V供电电压Vcc或12V电压EH通过选择器开关29被提供给马达驱动器22中的SPM驱动器221。提供给SPM驱动器221的电压Vcc或电压EH被用作SPM驱动器221的驱动电压以便驱动SPM13。根据从CPU28输出的控制信号282切换选择器开关29。CPU28对应于图1的CPU18。CPU28与预先存储控制程序281的ROM280合并。萌图1的CPU18那样，CPU28具有检测SPM13的端电压的功能。CPU28还具有这样的功能，其中通过根据SPM13的端电压的升高或降低控制开关29，从而切换SPM驱动器221的驱动电压以便驱动SPM13。
接着参照图6中的流程图说明驱动图5的HDD中的马达的操作。首先，在启动图5的HDD时，为了使SPM13快速达到稳定旋转速度，CPU28以下面的方式控制选择器开关29。CPU28通过控制信号282以这样的方式控制选择器开关29，其中提供给马达驱动器22中的SPM驱动器221的驱动电压变成12V的电压EH(步骤S41)。也就是说，CPU28将12V电压EH指定成SPM驱动器221使用的驱动电压。接着，12V电压EH，即升压器21的输出通过选择器开关29被提供给SPM驱动器221。SPM驱动器221将12V电压EH用作驱动SPM13的驱动电压。这允许SPM驱动器221将SPM13驱动到稳定旋转速度的速度高于5V供电电压Vcc被用作驱动电压的情况下的速度(步骤S42)。
在SPM13达到稳定旋转速度之后，CPU28使选择器开关29将马达驱动器22中的SPM驱动器221使用的驱动电压切换成5V供电电压Vcc(步骤S43)。另一方面，经过升压器21的提升的12V电压EH被不断提供给马达驱动器22中的VCM驱动器222。
如上所述，在本发明的第二实施例中，当启动HDD(SPM13)时，SPM驱动器221驱动SPM13所需的驱动电压被切换成12V电压EH。这使得能够快速地将SPM13驱动到稳定旋转速度，从而缩短了SPM13的启动时间。另一方面，12V电压EH始终被用作VCM驱动器221驱动VCM14所需的驱动电压。也就是说，当启动HDD(SPM13)时，12V电压EH被用作SPM驱动器221和VCM驱动器222的驱动电压以便分别驱动SPM13和VCM14。当启动HDD(SPM13)时，VCM驱动器222不必向VCM14提供电流(VCM电流)。因此，12V电压EH可以有效地被用于SPM驱动器221以便驱动SPM13。
此外，在启动HDD(SPM13)并且SPM13以稳定旋转速度旋转的状态下，SPM13需要的电流(SPM电流)不必大于其启动时的电流。因此，可以将SPM驱动器221驱动SPM13所需的驱动电压从12V电压EH切换成5V供电电压Vcc。这种切换允许降低SPM驱动器221中的功耗。另一方面，12V电压EH始终被用作VCM驱动器222驱动VCM14所需的驱动电压。因此，当在SPM13以稳定旋转速度旋转的状态下执行寻道操作时，可以使寻道速度更快。
在第二实施例中，当启动HDD(SPM13)之后，5V供电电压Vcc始终被用作SPM驱动器221驱动SPM13所需的驱动电压。然而当流体动力轴承SPM被用作SPM13时，可能出现以下现象。首先，在流体动力轴承SPM中，马达负载因环境温度而产生很大的变化。在这种情况下，稳定旋转SPM13所需的最小电压可以发生改变并且超过5V。在这种状态下，SPM驱动器221难以在5V供电电压下将SPM13驱动到稳定旋转速度。也就是说，即使在SPM13启动之后，当SPM13上的负载增加时，可能难以在5V供电电压Vcc下将SPM13驱动到稳定旋转速度。
在第二实施例的修改中，为了克服这个问题，即使在HDD(SPM13)启动之后SPM13上的负载增加，也要能够将SPM13驱动到稳定旋转速度。第二实施例的修改的第一特征在于，例如按照规则间隔计算SPM13启动之后稳定旋转SPM13所需的最小电压EMIN。第二实施例的修改的第二特征在于，根据计算的电压EMIN切换SPM驱动器221进行驱动所需的驱动电压。下面参照图7中的流程图说明本发明第二实施例的修改。
首先，在启动图1的HDD时，为了使SPM13快速达到稳定旋转速度，CPU28以下面的方式控制选择器开关29。CPU28通过控制信号282以这样的方式控制选择器开关29，其中SPM驱动器221使用的驱动电压变成12V电压EH(步骤S51)。于是，12V电压EH被提供给SPM驱动器221。SPM驱动器221将12V电压EH用作驱动电压并且驱动SPM13。结果，SPM驱动器221将SPM13驱动到稳定旋转速度的速度可以高于5V供电电压Vcc被用作驱动电压的情况下的速度(步骤S52)。
当SPM13已经达到稳定旋转速度时，CPU28检测SPM13的端电压ESPM(步骤S53)。接着，CPU28根据检测的端电压ESPM计算以稳定旋转速度驱动SPM13所需的最小电压EMIN(步骤S54)。这里，CPU28以和第一实施例的步骤S5相同的方式计算电压EMIN(步骤S54)。也就是说，CPU28使用等式(2)EMIN＝ESPM+ΔE计算电压EMIN。
接着，CPU28确定计算的最小电压EMIN是否已经超出5V(步骤S55)。如果EMIN没有超出5V，CPU28使选择器开关29将SPM驱动器221使用的驱动电压改变成5V电压Vcc(步骤S56)。相反，如果EMIN已经超出5V，CPU28使选择器开关29将SPM驱动器221使用的驱动电压改变成12V电压EH(步骤S57)。在SPM13已经达到稳定旋转速度之后，或在启动HDD(SPM13)之后，CPU18重复从步骤S53开始的处理。
在第二实施例的修改中，如此设计SPM13，使得驱动SPM13所需的最小电压EMIN稍低于室温环境下的5V。在这个例子中，由于通常以5V驱动SPM13，SPM驱动器221中的功耗较低。当SPM13上的负载增加并且驱动SPM13所需的最小电压EMIN已经超出5V时，进行切换以便用12V驱动SPM13。这允许将SPM13的旋转速度保持在稳定旋转速度。当流体动力轴承SPM被用作SPM13时，SPM13上的负载因环境温度而产生很大的改变。然而第二实施例的修改可以驱动负载较大的低温环境下的SPM，同时防止室温环境下功耗的升高。
在第二实施例及其修改中，从主机提供到图5的HDD的供电电压仅是5V供电电压Vcc。另外，例如主机可以向HDD提供两种供电电压5V和12V。也就是说，可以使用5V电源和12V电源。在这种情况下，不必在图5的HDD中提供升压器21。此外，主机可以只向HDD提供12V供电电压，而12V供电电压可以被降低到5V。在这种情况下，直接从主机向VCM驱动器222提供12V供电电压，并且通过选择器开关29向SPM驱动器221提供12V供电电压或从减压电路输出的5V供电电压。
此外，不是使用2个电压不同的电源(电压源)，或12V电源和5V电源，而是使用2个最大电流不同的电源(电流源)。在这种情况下，提供更大的最大电流的第一电流源可以被用来取代12V电源(第一电源)，而提供比第一电源更小的最大电流的第二电流源可以被用来取代5V电源(第二电源)。
图8的模块图示出了基于本发明第三实施例的HDD(硬盘驱动器)的结构。通过相同的附图标记指示与图1中相同的部分，并且省略其详细说明。在图8中，主机提供两种供电电压Vcc和Vcc′，即5V和12V给这两种供电电压Vcc和Vcc′的HDD，12V供电电压Vcc′被提供给马达驱动器32中的SPM驱动器321。12V供电电压Vcc′被用作SPM驱动器321驱动SPM13所需的驱动电压。另一方面，5V供电电压Vcc或12V供电电压Vcc ′通过选择器开关39被提供给马达驱动器32中的VCM驱动器322。根据从CPU38输出的控制信号382切换选择器开关39。CPU38的功能是使选择器开关39切换用于VCM驱动器322的驱动电压以驱动VCM14。
在图8的HDD中，马达驱动器32中的VCM驱动器322可以提供给VCM14的最大电流(最大VCM电流)IMAX是IMAX＝(E-Ee)/R(4)其中E是提供给VCM驱动器322的驱动电压，也就是说，E是VCM驱动器322驱动VCM14所需的驱动电压，Ee是VCM14的旋转在VCM14的马达线圈(VCM线圈)中产生的反EMF电压，而R是VCM14的线圈电阻和VCM驱动器322的电阻的总和。
驱动VCM14在VCM14中产生的加速度等于头16的加速度。原因是传动装置17支持的头16被VCM14驱动。VCM14(头16)的加速度与流过VCM14的线圈的电流成比例。因此，提供给VCM驱动器322的驱动电压E越高，则允许流过VCM14的电流IMAX就增加得越多，从而允许高速执行寻道操作。
另一方面，驱动VCM14所需的功率W是W＝1VCM*E (5)其中IVCM是流过VCM14的电流(VCM电流)。
通过等式(5)可以发现，降低电流IVCM使得寻道速度变慢，从而允许降低功耗W。此外，根据等式(4)，降低最大IMAX导致驱动电压E的降低。根据等式(5)，驱动电压E的下降导致功耗W的降低。因此，可以考虑以下方案以这样的方式改变供电电压E，其中IMAX与某个数值一致，该数值是通过向实现期望寻道速度所需的VCM电流IVCM增加较小余量ΔI而获得的。通过这种方式，改变驱动电压E以满足等式IMAX＝IVCM+ΔI(IVCM)，从而允许驱动VCM14所需的功率最小。
接着参照图9中的流程图说明驱动图8的HDD中的马达的操作。盘15上的各个伺服区域中记录的伺服数据包含伺服标记。伺服数据中的伺服标记具有用于标识伺服数据的唯一模式。头16从盘15读取的信号被读取放大器放大，并且接着被读/写信道二进制化。伺服控制器19检测来自二进制信号的伺服数据中的伺服标记。接着，伺服控制器19检测跟随在伺服标记后面的位置信息(轨道代码和脉冲信号)，并且向CPU18输出位置信息。此外，每当检测到伺服标记时，伺服控制器19产生伺服标记检测脉冲SSP并且向CPU38输出伺服标记检测脉冲SSP。每当伺服控制器19输出伺服标记检测脉冲SSP时，CPU38根据下面图9的流程图执行中断处理(伺服中断处理)。
首先，CPU38根据从伺服控制器19输出的位置信息所指示的目标位置和头位置之间的差，计算流过VCM14的电流(VCM电流)IVCM(步骤S61)。显然，在将头16移动到目标轨道的寻道控制中，VCM电流IVCM变大。
相反，在将头定位在目标轨道的目标范围内的跟踪控制中，VCM电流IVCM变小。在头16到达目标轨道之后(也就是说，在寻道完成之后)执行跟踪控制。
在完成步骤S61之后，CPU38计算驱动电压EVCM，该驱动电压可以导致在步骤S61中计算的VCM电流IVCM(步骤S62)。接着，CPU38确定计算的驱动电压EVCM是否高于5V(步骤S63)。如果计算的驱动电压EVCM不超过5V，则CPU38将VCM驱动器322驱动VCM14所需的驱动电压切换成5V供电电压Vcc(步骤S64)。通过在出现控制信号382时控制选择器开关39来进行这种切换。相反，如果计算的驱动电压EVCM高于5V，则CPU38将VCM驱动器322驱动VCM14所需的驱动电压切换成12V供电电压Vcc′(步骤S65)。当执行步骤S64或S65时，CPU38设置VCM驱动器322中的控制变量，该控制变量对应于通过步骤S61计算的VCM电流IVCM。通过设置控制变量，CPU38使VCM驱动器322通过VCM14传递计算的量值的VCM电流IVCM(步骤S66)。
如上所述，在第三实施例中，根据VCM14处于必须使更大VCM电流流过VCM14的状态(第一状态)，还是处于使更小VCM电流流过VCM14的状态(第二状态)，CPU38改变驱动电压。在进行例如寻道控制时出现第一状态。在进行例如跟踪控制时出现第二状态。也就是说，CPU38使VCM驱动器322在第一状态下使用12V驱动电压，在第二状态下使用5V驱动电压。这使得能够降低驱动VCM14时VCM驱动器322中的功耗。然而在现有技术中，只改变VCM驱动器中设置的控制变量，但不改变提供给VCM驱动器的驱动电压。因此难以降低VCM驱动器中的功耗。
虽然在各个实施例中本发明均应用于HDD(硬盘驱动器)，然而本发明可以被应用于除了HDD之外的盘驱动器，例如磁光盘驱动器，其中假定磁盘驱动器包含旋转盘片的主轴马达和充当头传动装置的驱动源的音圈马达。
本领域的技术人员会很容易地想到其它优点和修改。因此，本发明的范围不仅限于图中示出和这里描述的具体细节和典型实施例。因此，在不偏离如所附权利要求书及其等同描述定义的总的发明概念的构思或范围的前提下，可以进行各种修改。
权利要求
1.驱动盘驱动器中旋转盘(15)的主轴马达(13)和充当头传动装置(17)的驱动源的音圈马达(14)的方法，头传动装置(17)以头(16)可以沿着盘(15)的半径移动的方式支持头(16)，该方法的特征在于包括在第一模式下将提供给驱动主轴马达(13)和音圈马达(14)的马达驱动器(12)的驱动电压设置(S1)成第一驱动电压，第一模式是优先使移动头(16)到盘(15)上的目标轨道的寻道操作速度更快的模式；和在第二模式下将提供给马达驱动器(12)的驱动电压设置(S6)成低于第一驱动电压的第二驱动电压，第二模式是优先降低马达驱动器(12)中的功耗的模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于设置(S1)第一驱动电压包含使电源单元(11)向马达驱动器(12)输出第一驱动电压，其中电源单元(11)能够改变提供给马达驱动器(12)的驱动电压的电压水平，并且设置(S6)第二驱动电压包含使电源单元(11)向马达驱动器(12)输出第二驱动电压。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于第一驱动电压是电源单元(11)可以输出的最大电压。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于第二驱动电压是以稳定旋转速度驱动主轴马达(13)所需的最小电压。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于还包括在第二模式下检测(S4)主轴马达(13)的端电压；和根据主轴马达(13)的端电压确定(S5)第二驱动电压的电压水平。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于还包括在第二模式下检测(S4)流过主轴马达(13)的线圈的电流；和根据流过主轴马达(13)的线圈的电流确定(S5)第二驱动电压的电压水平。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括根据使用盘驱动器的主机提供的寻道命令设置(S12)第一模式；和当在寻道命令之后的寻道操作已经完成时设置(S15)第二模式。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括根据使用盘驱动器的主机提供的寻道命令设置(S22)第一模式；和当盘驱动器进入空闲状态时设置(S34)第二模式。
9.驱动盘驱动器中旋转盘(15)的主轴马达(13)和充当头传动装置(17)的驱动源的音圈马达(14)的方法，头传动装置(17)以头(16)可以沿着盘(15)的半径移动的方式支持头(16)，该方法的特征在于包括在启动盘驱动器时选择(S41)第一电源作为主轴马达驱动器(221)的电源，主轴马达驱动器(221)的电源被用于主轴马达驱动器(221)以驱动主轴马达(13)；和将主轴马达驱动器(221)的电源从第一电源切换(S43)到容量低于第一电源的第二电源，第二电源还充当音圈马达驱动器(222)的电源，并且音圈马达驱动器(222)的电源被用于音圈马达驱动器(222)以驱动音圈马达(14)。
10.驱动盘驱动器中旋转盘(15)的主轴马达(13)的方法，其特征在于包括在启动盘驱动器时将提供给驱动主轴马达(13)的主轴马达驱动器(221)的驱动电压设置(S51)成第一驱动电压；在启动盘驱动器之后的正常操作下将提供给主轴马达驱动器(221)的驱动电压设置(S56)成低于第一驱动电压的第二驱动电压；在启动盘驱动器之后检测主轴马达(13)不能以稳定旋转速度进行驱动的特定状态；和当检测到特定状态时将提供给主轴马达驱动器(221)的驱动电压切换(S57)到第一驱动电压。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于检测还包括根据主轴马达(13)的端电压计算(S54)以稳定旋转速度驱动主轴马达(13)所需的最小电压；和确定(S55)计算的最小电压是否超出第二驱动电压，并且在确定计算的最小电压超出第二驱动电压的情况下，认为已经检测到特定状态。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于检测还包括根据流过主轴马达(13)的线圈的电流计算(S54)以稳定旋转速度驱动主轴马达(13)所需的最小电压；和确定(S55)计算的最小电压是否超出第二驱动电压，并且在确定计算的最小电压超出第二驱动电压的情况下，认为已经检测到特定状态。
13.驱动盘驱动器中充当头传动装置(17)的驱动源的音圈马达(14)的方法，头传动装置(17)以头(16)可以沿着盘(15)的半径移动的方式支持头(16)，该方法的特征在于包括根据头(16)的位置和盘(15)上的目标位置计算(S61)导致流过音圈马达(14)的电流的量值，该电流量值是音圈马达(14)驱动头传动装置(17)在期望时间内将头(16)定位在目标位置上所需的电流量值；和根据计算的电流量值，将提供给驱动音圈马达(14)的音圈马达驱动器(322)的驱动电压设置(S62-S65)成第一驱动电压或第二驱动电压，其中第二驱动电压低于第一驱动电压。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于设置(S62-S65)还包括计算(S62)提供给音圈马达驱动器(322)的驱动电压的电压水平，使得计算的量值的电流从音圈马达驱动器(322)流动到音圈马达(14)；当计算的电压水平高于第二驱动电压时，将提供给音圈马达驱动器(322)的驱动电压设置(S65)成第一驱动电压；和当计算的电压水平不高于第二驱动电压时，将提供给音圈马达驱动器(322)的驱动电压设置(S64)成第二驱动电压。
15.驱动盘驱动器中旋转盘(15)的主轴马达(13)和充当头传动装置(17)的驱动源的音圈马达(14)的装置，头传动装置(17)以头(16)可以沿着盘(15)的半径移动的方式支持头(16)，该装置的特征在于包括驱动主轴马达(13)和音圈马达(14)的马达驱动器(12)；电源单元(11)，向马达驱动器(12)提供该驱动器(12)驱动主轴马达(13)和音圈马达(14)所需的驱动电压，并且能够改变提供给马达驱动器(12)的驱动电压；和控制器(18)，以这样的方式控制电源单元(11)，其中电源单元(11)在第一模式下向马达驱动器(12)提供第一驱动电压，在第二模式下向马达驱动器(12)提供低于第一驱动电压的第二驱动电压，第一模式是优先使移动头(16)到盘(15)上的目标轨道的寻道操作速度更快的模式，而第二模式是优先降低马达驱动器(12)中的功耗的模式。
16.驱动盘驱动器中旋转盘(15)的主轴马达(13)和充当头传动装置(17)的驱动源的音圈马达(14)的装置，头传动装置(17)以头(16)可以沿着盘(15)的半径移动的方式支持头(16)，该装置的特征在于包括驱动主轴马达(13)的主轴马达驱动器(221)；驱动音圈马达(14)的音圈马达驱动器(222)，其中向音圈马达驱动器(222)提供驱动音圈马达(14)所需的第一驱动电压；开关(29)，将驱动主轴马达(13)所需的并且提供给主轴马达驱动器(221)的驱动电压切换成第一驱动电压或低于第一驱动电压的第二驱动电压；和控制器(28)，以这样的方式控制开关(29)，其中在启动盘驱动器时第一驱动电压被提供给主轴马达驱动器(221)，并且在主轴马达(13)达到稳定旋转速度之后，第二驱动电压被提供给主轴马达驱动器(221)。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于控制器(28)在主轴马达(13)达到稳定旋转速度之后，检测主轴马达(13)不能以稳定旋转速度进行驱动的特定状态，并且在检测到特定状态时，控制开关(29)以向主轴马达驱动器(221)提供第一驱动电压的方式控制开关(29)。
18.驱动盘驱动器中旋转盘(15)的主轴马达(13)和充当头传动装置(17)的驱动源的音圈马达(14)的装置，头传动装置(17)以头(16)可以沿着盘(15)的半径移动的方式支持头(16)，该装置的特征在于包括驱动主轴马达(13)的主轴马达驱动器(321)，其中向主轴马达驱动器(321)提供驱动主轴马达(13)所需的第一驱动电压；驱动音圈马达(14)的音圈马达驱动器(322)；开关(39)，将驱动音圈马达(14)所需的并且提供给音圈马达驱动器(322)的驱动电压切换成第一驱动电压或低于第一驱动电压的第二驱动电压；和控制器(38)，根据头(16)的位置和盘(15)上的目标位置计算电流量值，使得该量值的电流流过音圈马达(14)，以便用音圈马达(14)驱动头传动装置(17)，从而在期望时间内将头(16)定位在目标位置上，并且控制器(38)根据计算的电流量值控制开关(39)。
全文摘要
在优先使寻道操作速度更快的高速寻道模式中，CPU将提供给驱动主轴马达(13)和音圈马达(14)的马达驱动器(12)的驱动电压设置成第一驱动电压(S7)。此外，在优先降低马达驱动器(12)中的功耗的高效模式中，CPU(18)将提供给马达驱动器(12)的驱动电压设置成低于第一驱动电压的第二驱动电压(S6)。
文档编号G11B19/28GK1444224SQ03103020
公开日2003年9月24日 申请日期2003年1月28日 优先权日2002年3月12日
发明者坂本宣幸 申请人:株式会社东芝