专利名称：磁盘驱动器和加载/卸载方法
技术领域：
本发明通常涉及用于控制嵌入磁盘驱动器中的致动器组件的技术，以及更具体地说，涉及用于降低当致动器组件操作时产生的噪声和振动的技术。
背景技术：
通常，磁盘驱动器采用旋转型致动器组件。音圈电机(VCM)由安装在致动器组件上的音圈、将磁通量空间提供给音圈的VCM磁体以及形成磁路的VCM磁轭构成。处理器通过调节要提供给音圈的电流的方向和大小，来控制致动器组件的操作。磁头从磁盘读取的伺服信息用来控制致动器组件。在下文中，将使用伺服信息的致动器组件的控制称为伺服控制。
为防止磁盘驱动器的滑动器粘到已经停止旋转的磁盘的表面并在其上生成静摩擦，当磁盘的旋转处于停止状态时，需要从磁盘的记录面卸载磁头。将使用位于磁盘的外边缘附近的斜坡构件的加载/卸载系统用作一种这样的卸载技术。在加载/卸载系统中，当从致动器组件的前端凸出的提升接头(lift tab)与斜坡构件的滑动面啮合时，致动器组件旋转地移向在卸载期间磁头最终停止的原始位置处。
一些磁盘驱动器还采用磁性锁方案，其中，通过强磁体将致动器组件磁性地吸引到其原始位置并固定到该原始位置，以如果外部冲击或振动施加到具有留在斜坡构件上的未卸载磁头的磁盘驱动器时，防止磁头移向磁盘上的位置。与惯性锁方案相比，磁性锁方案的结构简单以及具有能廉价地制造磁盘驱动器的优点。因此，特别地，磁性锁方案更广泛地用在为一般消费品而设计的磁盘驱动器中。
尽管磁盘驱动器的磁头在磁盘上方飞过，通过从磁盘读取写入的伺服数据以及计算磁头的位置和移动速度，能伺服控制致动器组件的操作。然而，在提升接头正沿斜坡构件的滑动面移动时(在下文中，将该状态称为加载/卸载状态)的同时，磁头不能读取伺服数据。在加载/卸载状态中，安装在致动器组件上的音圈，通过使用当线圈在磁通量空间内移动时在音圈中产生的反电动势，将致动器组件的旋转速度控制到恒定速度。该反电动势，由于其与音圈的移动速度成比例，在下文中称为速率电动势。
对于磁性锁类型的磁盘驱动器，由于致动器组件在加载/卸载状态中经受磁体的强吸引力，需要无视吸引力地从锁磁体释放或速度控制该致动器组件。这是为何将大的电流提供给音圈以便向其提供强转矩。VCM驱动器通过实施电流开关控制以便调节施加到音圈的转矩，将所需值的电流提供给音圈。近年来，日益需求用在起居室中的产品诸如HDD记录器中的磁盘驱动器的更无声操作，该操作引起了由于VCM驱动器开关操作而从这些磁盘驱动器产生的噪声的问题。
专利文献1公开了一种硬盘驱动器，其中，传感器以这样的方式在磁盘的表面上横向地移动，以形成正弦波加速路线(acceleration path)。在专利文献1中描述了通过使用正弦波加速路线来降低矩形波的高次谐波分量以最小化来自磁头万向架组件的噪声。专利文献2公开了一种用于检测和控制在VCM中生成的反电动势的技术。后一技术使用VCM内的反电动势的检测和控制，因为在磁头的加载/卸载控制期间，由于磁头当远离磁盘的同时沿斜坡的表面移动，通过使用磁头的正常伺服控制既不能检测也不能控制存在于磁盘上的伺服信息。
日本专利公开号No.2000-123502日本专利公开号No.2001-43645发明内容图1(A)示出音圈的等效电路；图1(B)至1(D)示出在传统的开关控制方案下在等效电路中产生的电压波形和电流波形。图1(A)示出其中将电流从VCM驱动器提供给在由VCM磁体生成的磁通量空间内正以恒定速度移动的音圈的状态。当将模拟VCM控制电压Vdac提供给VCM驱动器时，该驱动器生成与VCM控制电压Vdac相关的VCM电流Ivcm，以及将该VCM电流Ivcm提供给音圈。
由于音圈等效于由电气串联连接的电阻器R和电感元件L组成的电路，当VCM电流Ivcm流入该电路时，在电阻器R处产生反电动势VR以及在电感元件K处产生反电动势VL。在下文中，将反电动势VR和反电动势VL的总和称为VCM电压Vvcm。VCM电压Vvcm是将需要电平的VCM电流Ivcm提供给音圈以及向其分配需要转矩所需要的电压。另外，当音圈在磁通量空间内移动时，根据Fleming的右手规则产生速率电动势Ebemf，在VCM驱动器的输出端处产生VCM电压Vvcm和速率电动势Ebemf的合成量也就是线圈端电压VO。
电动势Ebemf是与音圈的移动速度成比例的直流电的电动势，以及根据音圈的特定移动方向，电动势的方向不同。图1(B)示出利用输入VCM驱动器的VCM控制电压Vdac由电阻R、电感L和速率电动势Ebemf来确定的VCM电流Ivcm正流过音圈时的状态。图1(B)至1(D)中的所有水平轴是时间轴。在图1(B)中，当将停止电压施加到由电阻器R和电感元件L组成的串联电路的音圈时，如利用参考代码X所标记的，在相应信号的上升和下降沿处，VCM电流Ivcm产生时滞。
在用参考代码X标记的位置处，利用作为底(base0的奈培常数“e”，指数地增加和衰减VCM电流Ivcm。如通过傅立叶发展很显而易见，在X标记的位置处的VCM电流Ivcm包含各种数量级的高次谐波电流。VCM磁体相对于高次谐波电流生成多个频率的转矩，变为用于致动器的起振源的这些转矩引起磁盘驱动器的振动和噪声。
图1(C)示出就是VCM电压Vvcm和速率电动势Ebemf的总和的线圈端电压VO。尽管图1(C)表示在与VCM电压Vvcm相同的方向上产生电动势Ebemf，如果在与VCM电压Vvcm相反的方向上产生速率电动势Ebemf，则线圈端电压VO等于VCM电压Vvcm和速率电动势Ebemf之间的差值。在所有VCM电压Vvcm中，在图1(D)中仅示出了在电感元件L中产生的反电动势VL。在图1(D)中，如利用参考代码X标记的，以奈培常数“e”为底指数地增加或衰减已经在电感元件L中产生的反电动势VL。
在致动器组件的加载/卸载状态中，当提升接头与斜坡机构啮合时，由于磁头不能从磁盘读取伺服数据，使用不依赖伺服信息的速率电动势Ebemf来对致动器的恒定旋转速度实施恒定速度控制。通过在VCM驱动器中提供电压检测电路，能检测速率电动势Ebemf做为音圈的线圈端电压VO。图2是说明与使用惯性锁的磁盘驱动器一样，当无需增加太多VCM电流Ivcm也可能加载/卸载时，测量速率电动势Ebemf的方法的图。
如图1(A)中所示，能在VCM驱动器的输出端处检测的线圈端电压VO是VCM电压Vvcm和速率电动势Ebemf的总和。因此，在通过停止音圈的操作将速率电动势Ebemf清零后，通过测量线圈端电压VO，能得到表示VCM电流Ivcm和VCM电压Vvcm之间的关系的特性Y。在将特性Y作为数据存储到磁盘驱动器的ROM中后，当在实际控制期间检测到所需VCM电流Ivcm以及线圈端电压VO测量为Va时，通过从线圈端电压VO减去由特性Y导出的适合于VCM电流Ia的VCM电压Vvcm，可以计算速率电动势Ebemf。
在磁性锁类型的磁盘驱动器中，然而，由于需要无视锁磁体的吸引力地驱动致动器组件，非常显著地增加了加载/卸载中的VCM电流Ivcm。另外，当从锁磁体的吸引释放致动器组件时，VCM电流Ivcm变为其最大值，以及由于致动器组件的旋转速度低，降低了速率电动势Ebemf。因此变得难以通过使用图2中所示的特性曲线Y来由线圈端电压VO检测速率电动势Ebemf。此外，由于特性Y根据磁盘驱动器的随时间变化的因素和温度条件而改变，特性Y需要频繁校准。
因此对于磁性锁类型的磁盘驱动器，将加载/卸载状态中的VCM电流Ivcm的限定的开/关时间间隔分成将VCM控制电压Vdac施加到VCM驱动器的控制周期以及将线圈端电压VO清零的测量周期，如图1(B)所示。在测量周期内，测量速率电动势Ebemf。为了速率电动势Ebemf的精确测量，期望在测量周期内VCM电压Vvcm不包括在线圈端电压VO中。
然而如图1(D)中所示，即使在结束控制周期后，在电感元件L中产生的反电动势VL在固定时间内仍然驻留在线圈端电压VO中。另外，反电动势VL使VCM电流Ivcm流动，由此也在电阻器R处产生反电动势VR，并叠加在速率电动势Ebemf上。因此，即使当完成控制周期时，也不能立即起动速率电动势Ebemf的测量。根据以奈培常数“e”为底的指数函数衰减的反电动势VL降低到能精确地测量速率电动势Ebemf的电平花费相当长的时间。另外，由于所需的特定时间根据直接在先(immediately preceding)VCM电流Ivcm的特定大小而改变，必须采用最长可能时间或根据特定VCM电流Ivcm通过执行复杂计算得到的时间作为衰减周期，以便设置测量周期。
通常，在其测量周期期间采样电动势Ebemf五或六次，以及采用这些采样的平均值作为Ebemf。因此，作为测量周期的长度的需要时间是必要的。如果保留(reserve)固定时间作为测量周期的长度，以及将测量周期的循环时间设置成处于所需范围内，电感元件L处的特定反电动势VL将不允许保留足够的控制周期，相反地，如果保留了足够的控制周期，测量周期将太短或测量周期的循环时间将太长。这些状态将导致这样的问题当为了加载/卸载实施致动器的恒定速度控制时，致动器花费长的时间达到目标速度。
因此，本发明的目的是提供噪声水平降低的磁盘驱动器。本发明的另一目的是提供基于速率电动势的致动器控制特性优良的磁盘驱动器。本发明的还有一个目的是提供振动和噪声的起因被减少的致动器驱动系统。本发明的又一目的是提供加载/卸载方法，该方法使得在降低噪声的同时在最小时间内可获得目标速度。
本发明的特征在于，在操作期间，当提供给包括电感元件的音圈的电流经受开关控制时，在从第一预置电压值到第二预置电压值的过渡期期间，通过实质上余弦波的过渡电压值，将第一预置电压值和第二预置电压值彼此关联。如果将阶梯状电压施加到音圈，高次谐波电流流入音圈，导致了振动和/或噪声。然而，采用实质上余弦波的过渡电压值，使得通过将不包括高次谐波分量的单频率的电流提供给音圈来抑制振动和噪声成为可能。另外，由于在等于余弦波的半波长的时间内，能将在电感元件中产生的反电动势清零，在过渡期已经流逝后，能立即测量速率电动势。
这里的实质上的余弦波是指当使用数字数据产生理论余弦波时，允许余弦波包含与信号量化和采样有关的误差。通过选择0至π或π至2π的半波长的波形，可以最小化包含在音圈中的任何高次谐波电流分量，以至在相对于预置第一和第二电压值的过渡电压值的边界处，过渡电压值使其时间微分值清零。通过将作为直流分量的振幅值添加到余弦波，可以获得优选的过渡电压值，该余弦波具有如在第一预置电压值和第二预置电压值之间的差的一半的振幅值。
能将包含要施加到音圈的过渡电压值的控制电压用于各种开关控制方案，其中，利用PWM驱动、PFM驱动等等来控制预置电压值。如果用于产生过渡电压值的数据作为余弦波表存储在非易失存储器中，则处理器能利用作为参数的振幅来计算所需过渡电压值以及将任何预置电压互相连接。在其中将音圈的电阻器和电感元件中产生的总反电动势清零的测量期期间，处理器测量线圈端电压以及识别所测量的值做为速率电动势。
使用过渡电压值的致动器组件控制方案对于使用速率电动势来实施恒定速率控制而不是为了诸如加载到斜坡机构上或从斜坡机构卸载的目的的伺服控制是特别有利的。对具有磁性锁的磁盘驱动器，由于能立即实施从控制期到测量期的过渡，可以获得优选控制特性。过渡电压值可以仅在加载/卸载状态下使用。过渡电压值也可以用在伺服控制状态下。
为上述目的，本发明使得可能提供噪声水平被降低的磁盘驱动器噪声水平。本发明还使得可以基于速率电动势提供致动器控制特性优良的磁盘驱动器。另外，本发明使得可能提供减少振动和噪声的原因的致动器驱动系统。此外，本发明使得可能在降低噪声的同时，提供在最小时间内获得目标速度的加载/卸载方法。
图1是示出音圈的等效电路以及在传统的开关控制方案下在等效电路中产生的电压波形和电流波形的图。
图2是说明当加载/卸载状态中的VCM电流Ivcm不太大时，测量速率电动势Ebemf的方法的图。
图3是说明根据本发明的实施例的VCM控制电压Vdac的波形的图。
图4是说明过渡电压值V2的图。
图5是表示在过渡期中采用余弦波的VCM控制电压Vdac的例子的图。
图6是根据该实施例的磁盘驱动器10的平面图。
图7是磁盘驱动器的示意框图。
图8是示出用于加载位于其原始位置处的致动器组件的过程的流程图。
图9是示在以传统的VCM控制电压Vdac加载的加速度和以根据本实施例的VCM控制电压Vdac加载的加速度之间的比较的图。
图10是示出在以传统的VCM控制电压Vdac加载的情况下的声压和在以根据本实施例的VCM控制电压Vdac加载的情况下的声压之间的比较的图。
具体实施例方式
图3是说明根据本发明的实施例的模拟VCM控制电压Vdac的波形的图。音圈的等效电路与使用图1(A)所述的等效电路相同。在图3(A)中，将模拟VCM控制电压Vdac的时间轴分成控制期P0和测量期P3。控制期P0由设定期P1和排列在P1的两侧上的两个过渡期P2组成。在设定期P1期间，将VCM控制电压Vdac设置为预置电压值V1。
在测量期P3期间，将VCM控制电压Vdac设置为预置电压值V3。尽管在图3(A)中，测量期期间的预置电压值为零，但本发明的范围包含其中预置电压值V3是在控制期而不是测量期期间指定的任何其他预置电压值，该预置电压值为除0以外的正或负值。同时，将在设置期P1和测量期P3之间存在的过渡期P2期间的VCM控制电压Vdac指定为过渡电压值V2。如图4中详细所示，过渡电压值V2在V2＝Vmcos(nt)的余弦波的nt＝0至nt＝π的范围内，显示出半周期T/2n的波形(对于n＝1，T是周期)。
过渡电压值V2设置成在余弦波的振幅Vm方面等于预置电压值V1和的V2之间的差值的1/2，以及合成等于振幅Vm的直流分量。这将起始点A1连接到预置电压值V1以及将终点A2连接到预置电压值V3。在起始点A1和终点A2处的过渡电压值V2的时间微分值变为零，但本发明的特征还在于利用余弦波的特征。在图3(A)中，在期间实施从预置电压值V3到预置电压值V1的过渡的过渡期P2内的过渡电压值V4在余弦波V2＝Vmcos(nt)的nt＝π至nt＝2π的范围内显示出T/2n的半周期的波形。如同对于过渡电压值V2一样，将过渡电压值V4设置为在余弦波的振幅Vm方面等于预置电压值V1和V3间的差值的1/2，以及合成等于振幅Vm的直流分量。这将起始点连接到预置电压值V3，以及将终点连接到预置电压值V1。
通过选择正弦波V2＝Vmcos(nt)的“n”，来调节过渡期P2。例如，如果n＝2，一个周期是与n＝1有关的周期T的一半，因此，从起始点A1至终点A2的时间的过渡期能够被减半。在本实施例中，尽管使得过渡电压值V2和过渡电压V4中的“n”彼此相等，但也可以代之以选择不同值。在该过渡期P2期间，当将具有过渡电压V2和V4的VCM控制电压Vdac提供给VCM驱动器时，流入音圈中的VCM电流Ivcm的波形如图3(B)所示。与图1(B)不同，图3(B)中的VCM电流Ivcm在从设置期P2的电流值I1至测量期P3的电流值I3的过渡期P2期间，改变成正弦波的电流值I2。VCM电流Ivcm的时间微分值在从电流值I1到电流值I2以及从电流值I2至电流值I3的过渡位置处变为零。在从测量期P3至设置期P1的过渡期间流动的VCM电流I4也形成余弦波。
在过渡期期间流动的电流形成余弦波，其不包含在高次谐波中。由于充当音圈上的振动的转矩变为单频率的分量，通过移动磁盘驱动器的机械系统的谐振点，可以容易地抑制振动。在传统的磁盘驱动器中，每次通过预置VCM控制电压Vdac的改变来执行开关控制操作时，产生振动和/或噪声，以及多频分量的电流已经流入各个音圈中。因此，难以通过使用相关的传统技术来抑制噪声和振动。然而，在本发明中解决了这一问题。
图3(C)示出在电感元件L中产生的反电动势VL的波形。能得到在电感元件VL中产生的反电动势VL的绝对值做为电感元件L的电感值和流过电感元件L的电流的时间微分值的乘积。由于流入音圈中的电流的值I2表示余弦波，时间微分该电流产生正弦波。正弦波的反电动势VL在相关过渡期P2的起始点和终点产生电压值0，因此，在电流如图1(D)所示衰减前不花费长的时间。
由于这些原因，与图1(A)相比可以稍早地起动测量期P3，因此，增加了控制期P1相对于测量期P2的比率。因此在致动器的恒定速度控制期间，在短时间内达到目标速度。通过改变余弦波的周期，能选择任何值做为过渡期P2。在控制期P0期间，在图3中仅示出了一个电压值。然而，在实际操作期间，能指定如图5所示的多个预置电压值以致在在发生到测量期的过渡之前出现。
图5示出在过渡期中采用余弦波的VCM控制电压Vdac的例子。使用图3所述的、包括过渡电压值V2和V4的VCM控制电压Vdac不限于仅用于加载/卸载致动器组件。图3中的VCM控制电压Vdac也能用于伺服控制，致使致动器在磁头正读取伺服数据的同时执行寻道操作和/或随动(follow-up)操作。图5(A)示出将VCM控制电压Vdac应用于以恒定周期时间T1改变接通周期的电压控制的PWM方案的例子。半周期的余弦波将电压值Va和Vb(0V)相互连接。图5(B)示出将VCM控制电压Vdac施加到以恒定接通周期T2来改变频率的电压控制的PFM方案的例子。图5(C)示出其中存在多个正或负预置电压值并通过半周期的余弦波互相连接的例子。在图5(C)中，在从预置电压值Va到预置电压值Vb以及从预置电压值Vb到当前电压值Vc(0V)的过渡期期间，出现半周期时间的余弦波。
图6是根据本实施例的磁盘驱动器10的平面图。磁盘13、致动器组件15、斜坡机构20、VCM磁体21、VCM磁轭27和锁磁体23安装在基座11上。将固定到在磁盘的下部设置的主轴电机的轮毂(hub)的磁盘13构造成能旋转。在磁盘13的表面上，在磁盘的径向上径向地写入多个伺服数据组。当磁头读取多个伺服数据组的一个时，MPU能识别磁头的位置。
一个伺服数据组由磁道标识数据和突发模式组成。磁道标识数据是识别特定数据磁道的磁道地址的信息。MPU能根据由磁头读取的磁道标识数据来识别磁头的当前位置。突发模式由相位彼此不同的多个信号存储区组成。能根据从突发模式输出的信号判定磁头从伺服磁道的位置的移动。
致动器组件15包括磁头悬架组件(HSA)16、线圈保持器25和音圈29。为了以暴露形式说明线圈保持器25和音圈29，在图6中未示出VCM磁体21的部分。然而，事实上，以覆盖(shroud)整个音圈29的形式来提供VCM磁体21。在VCM磁体21的下部提供VCM磁轭27，以及在VCM磁体21和VCM磁轭27之间形成磁通量空间。音圈29、VCM磁体21和VCM磁轭27构成VCM。将电流提供给位于磁通量空间中的音圈29，以枢轴17为中心在箭头A或B的方向上旋转致动器组件15。当致动器组件15在箭头A的方向上旋转时，在HSA16的前沿处形成的提升接头19沿斜坡机构20的滑动面滑动，以及致动器组件15停在其原始位置处。该操作程序被称为卸载。
在提升接头19已经滑动到斜坡机构20的滑动面上后，磁头不能从磁盘读取任何伺服数据，因此，MPU通过检测在音圈29中产生的速率电动势，来识别致动器组件的旋转速度。在致动器组件15的原始位置处，将其线圈保持器25磁性地吸引到锁磁体23。锁磁体23具有足够强来防止原始位置处的致动器组件15容易地从其松开的磁力，即使从外部施加冲击或振动。在通过发布外部命令或发生内部事件来停止磁盘13的旋转运动之前，实施卸载。
将在磁盘13旋转后为使原始位置处的致动器组件从斜坡机构20在箭头B方向上移动而实施的操作称为加载。当加载致动器组件15时，由于VCM需要使音圈29生成超出锁磁体23的吸引力的转矩，大的电流流入音圈29。
在图7中示出了磁盘驱动器10的框图。在图7中，将相同的参考数字指定给与图6相同的组件，以及省略对于这些元件的描述。尽管在图6中省略，但在图7中示出了旋转磁盘13的主轴电机14和磁头18。在各个HSA16的前沿处保持两个磁头18，一个在磁盘13的表面上，以及一个在其反面上。每一磁头18通过使用磁信号在磁盘13上执行数据读/写操作。磁头18还从磁盘13读取所写入的伺服数据。磁头18与致动器组件15一起地在磁盘13的径向上移动。
读/写通道59执行数据读和写处理。更具体地说，读/写通道59将经硬盘控制器(HDC)65从主机装置73传送的数字数据转换成写电流，然后将该电流提供给磁头18。磁头18根据该写电流将数据写在磁盘13上。读/写通道59还将已经从磁盘13读出的读电流转换成数字数据形式，然后经由HDC 65将数字数据输出到主机装置73。伺服信息包括在读/写通道59产生的数字数据中。伺服控制器63从读/写通道59输出的读出数据提取伺服信息。如在图6的描述中先前所述的，伺服信息包含磁道标识数据和突发模式。伺服控制器63将所提取的伺服信息传送到MPU 61。
HDC 65具有关于磁盘驱动器10的接口功能。功能的一个是接收从主机装置73传送的写数据，以及将该数据传送到读/写通道59。HDC 65还将来自读/写通道59的读出数据传送到主机装置73。另外，HDC 65从主机装置73接收命令和控制信息，以及将该命令和控制信息传送到MPU 61。数/模转换器(DAC)57将已经从MPU61输出的数字DAC输入值转换成模拟VCM控制电压值Vvcm以及将VCM控制电压值输出到VCM驱动器51。VCM驱动器51将已经从DAC 57接收到的VCM控制电压值Vvcm转换成VCM的驱动电流，然后，将该电流提供给音圈29。电压检测电路53检测在VCM驱动器51的输出端处产生的线圈端电压VO，以及将该电压发送到模/数转换器(ADC)55。电压检测电路53也可以嵌入VCM驱动器51中。ADC 55将已经转换成数字数据的线圈端电压值VO发送到MPU 61。
MPU 61控制各个过程，诸如与主机装置73的数据通信、致动器组件15的操作以及磁盘上的数据读/写操作。MPU 61执行在ROM 67内存储的固件71。MPU 61还执行实施根据本发明的加载/卸载方法的固件71以及用于产生包含过渡电压值的DAC输入数据的算法。MPU 61根据已经从伺服控制器63传送的伺服信息，来判定磁头18的位置。另外，根据磁头18的当前位置和目标位置之间的偏差，MPU 61计算用于磁头18的速度控制的DAC输入数据，以及将DAC输入数据输出到DAC。每次由磁头18读出伺服数据组时，从MPU 61输出适当的DAC输入数据。
ROM 67内部具有余弦波表，其是表示余弦波的波形的数据表。余弦波表69包含余弦波数据的一个周期时间，其中，使半周期T/2π与图3的过渡期P2匹配。MPU 61使用余弦波表69，由在过渡前存在的预置电压值V1和过渡后存在的预置电压值V3间的差值，来计算振幅Vm。由此，MPU 61通过使用相关余弦波来产生过渡电压值V2的数字数据，以实施预置电压值V1和V3之间的过渡。MPU 61为图3中的过渡电压值V2产生适当的数字数据。如果上述预置电压值V1大于预置电压值V3，则使用余弦波的nt＝0至π的范围，或者如果预置电压值V1小于预置电压值V3，则使用余弦波的nt＝π至2π的范围，来执行此操作。DAC 57产生DAC输入数据，用于生成由在图3(A)中示出的这些预置电压值V1、V3以及过渡电压值V2构成的VCM控制电压Vdac。
由于余弦波表69由数字数据组成，尽管信号量化和采样中的误差导致与理论余弦波失配，但将余弦波表中的数据构造成适合于理论余弦波的数据。因此，即使数据与理论余弦波失配，但该数据包括在本发明的余弦波中。当音圈29在磁通量空间中移动时，产生与音圈的移动速度成比例的速率电动势Ebemf。MPU 61将通过ADC 55在图3的测量期P3期间已经检测的线圈端电压VO识别做为速率电动势Ebemf，并从其发送。当磁头18处于不能读取伺服数据的状态中时，MPU 61利用速率电动势Ebemf来计算致动器组件15的旋转速度，以及确定要提供给DAC 57的DAC输入数据。
图8是示出用于加载位于其原始位置处的致动器组件15的过程的流程图。在块101中，余弦波表存储在磁盘驱动器10的ROM67中，用于实现根据本发明的加载/卸载方法的程序以及用于生成VCM控制电压的程序包括在固件71中。在块103，设置测量期P3并将其包含在固件71中。在块105，致动器组件15处于原始位置处，使得其提升接头19与斜坡机构20啮合，以及其线圈保持器25吸引到锁磁体23。
在块107，MPU 61计算对应于预置电压值的DAC输入值，用于使线圈保持器25从锁磁体23松开。在块109，MPU 61计算对应于过渡电压值的DAC输入值。在块111，DAC57将数字DAC输入数据转换成相关模拟VCM控制电压Vvcm。然后，VCM驱动器51将对应于VCM控制电压Vvcm的VCM电流Ivcm提供给音圈29，由此在图6中的箭头B的方向上移动致动器组件15。在块113，在测量期期间已经从ADC 55接收在VCM驱动器51的输出端处产生的线圈端电压的MPU 61，将该线圈端电压值识别做为速率电动势Ebemf。在块115中，MPU 61判断致动器组件15是否以恒定速度操作。
如果致动器组件15的旋转速度不恒定，那么该过程转移到块119，其中，MPU 61基于固件71的内置算法，来实施用于致动器组件恒定速度控制的DAC输入数据计算。MPU 61通过计算获得MPU已经使用表达式(1)计算的VCM电流Ivcm所需的DAC信号，来实施恒定速度控制。在表达式(1)中，Vtagt表示目标速度，以及Verr表示目标速度Vtagt和由速率电动势Ebemf计算的实际速度Vbemf之间的速度偏差。同时，Kp是比例项的系数，以及Ki是积分项的系数。
Verr＝Vbemf-VtagtIvcm＝Kp*Verr-Ki*∑Verr在块117，磁头18在磁盘13上移动以及读取伺服数据以便判定MPU 61是否已经识别出伺服信息。如果MPU 61还未识别出伺服信息，MPU 61在块119中继续恒定速度控制。如果MPU 61已经识别出伺服信息，则MPU 61进入块121来启动恒定速度控制。可以将MPU 61构造成以至于在启动恒定速度控制之后，MPU生成阶梯状VCM控制电压Vvcm，该控制电压不包括过渡电压值。在致动器组件15的伺服控制期间，如果从主机装置73接收到命令或内部事件发生，由此将卸载致动器组件15，重复从块107到119的过程，以将致动器组件15移动到原始位置，以及使得锁磁体23吸引线圈保持器25。
图9(A)是示出通过施加传统的VCM控制电压Vdac的VCM驱动器，致动器组件的加载的加速度变化的图。图9(B)是示出通过施加包括本实施例的余弦波的VCM控制电压Vdac的VCM驱动器得到的致动器组件的加载加速度的变化的图。在两种情况下，使用附着到相同磁盘驱动器的外壳表面的加速度传感器，来测量加速度。图9中的时间轴的宽度表示从当致动器组件的提升接头离开原始位置沿斜坡机构的滑动面滑动时到当提升接头开始在磁盘上移动时的时间周期。在生成传统矩形波的VCM控制电压Vdac的情况下，与生成如图9(A)所示的加速度波形一起，同时观察到机械振动声。
与此相反，在具有包括过渡期中的余弦波的VCM控制电压Vdac的结构中，如图9(B)所示，非常显著地降低加速度，导致基本上听不到机械振动声的无声状态。图9(B)的情况下的实际加速度噪声水平比图9(A)中约小10dB。
图10是这样的图，其具有表示在利用施加有传统的VCM控制电压Vdac的VCM驱动器来加载致动器组件的情况下的声压的变化的线151，以及表示在利用施加有包括本实施例的余弦波的VCM控制电压Vdac的VCM驱动器来加载致动器组件的情况下的声压的变化的线153。除所施加的VCM控制电压Vdac，以及在相同条件下，通过安装在相同磁盘驱动器周围的麦克风，来测量声压。时间轴表示从对磁盘驱动器通电的流逝时间。时期T1是从当主轴电机开始旋转时到当主轴电机达到恒定速度时的时期。时期T2是通过施加到VCM驱动器的VCM控制电压Vdac提升接头存在于斜坡机构上以便将电流提供给位于其原始位置处的音圈的状态的时期。时期T3是从当提升接头离开斜坡机构时到当提升接头到达磁盘上的位置时的时期。
在从锁磁体的吸引松开致动器组件时到当提升街头在恒定速度控制下开始在磁盘上移动时的时期T2期间，在线151和线153的峰值声压电平之间检测到约12dB的差值。因此，根据本实施例的磁盘驱动器特别适用于安装在无声环境下使用的主机装置中。
尽管使用在附图中所示的特定实施例作为例子描述了本发明，但本发明不限于该实施例，当然，只要完全使用本发明的有利效果，可以将迄今已知的任何结构应用于本发明。
参考标号描述13 磁盘15 致动器组件18 磁头20 斜坡机构21 VCM磁体23 锁磁体25 线圈保持器29 音圈61 MPU62 ROM。
权利要求
1.一种磁盘驱动器，包括磁盘；致动器组件，具有磁头和音圈；VCM驱动器，将电流提供给该音圈；数/模转换器，将由第一预置电压值、第二预置电压值和实质上是余弦波的过渡电压值组成的VCM控制电压提供给VCM驱动器，过渡电压值使第一预置电压值和第二预置电压值互相连接；以及处理器，将输入信号提供给数/模转换器。
2.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，过渡电压值在关于每一预置电压值的边界和相对于第二预置电压值的边界处采用0时间微分值。
3.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，过渡电压值是通过将为第一预置电压值和第二预置电压值之间的差值的一半的振幅值添加到余弦波所获得的值。
4.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，利用相对于第一预置电压值的连接位置和相对于第二预置电压值的连接位置之间的波长的一半周期，形成与过渡电压值有关的余弦波。
5.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，第一预置电压值是正电压值以及第二预置电压值是零电压值。
6.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，第一预置电压值和第二预置电压值均是除零以外的值。
7.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，模/数转换器进一步将预置第三电压值提供给VCM驱动器；第二预置电压值大于第一预置电压值和预置第三电压值；以及处理器将适合于经由“0至π”的半周期的余弦波互相连接第一预置电压值和第二预置电压值以及经由“π至2π”的半周期时间的余弦波互相连接第二预置电压值和预置第三电压值的输入信号提供给数/模转换器。
8.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，数/模转换器将PWM方案或PFM方案的电压值提供给VCM驱动器。
9.如权利要求1所述的磁盘驱动器，进一步包括非易失存储器，其中，存储用于产生过渡电压值的余弦波表；其中，处理器参考余弦波表，并生成与过渡电压值有关的信号。
10.如权利要求1所述的磁盘驱动器，进一步包括磁性地吸引致动器组件的锁磁体。
11.如权利要求1所述的磁盘驱动器，进一步包括电压检测电路，测量在音圈中产生的线圈端电压。
12.如权利要求11所述的磁盘驱动器，其中，处理器根据在测量期内测量的线圈端电压来检测速率电动势，在该测量期期间，在音圈的电阻器和电感元件中产生的反电动势小。
13.如权利要求1所述的磁盘驱动器，进一步包括斜坡机构，磁头被卸载到其上。
14.如权利要求13所述的磁盘驱动器，其中，数/模转换器在从开始将磁头从倾斜机构加载到磁盘上的位置到利用处理器的伺服控制的开始的时期期间，将过渡电压值提供给VCM驱动器。
15.如权利要求13所述的磁盘驱动器，其中，数/模转换器在从开始卸载当前正在磁盘上方飞过的磁头到完成将磁头到斜坡机构上的原始位置的移动的时期期间，将过渡电压值提供给VCM驱动器。
16.如权利要求1所述的磁盘驱动器，其中，当利用在磁盘上方飞过的磁头来伺服控制致动器组件时，数/模转换器将过渡电压值提供给VCM驱动器。
17.一种用于在磁盘驱动器中驱动具有音圈的致动器组件的系统，该系统包括电源电路，将电源提供给音圈；以及控制电路，控制电源电路以将第一预置电压值、第二预置电压值和实质上是余弦波的过渡电压值提供给音圈，其中，过渡电压值互相连接第一预置电压值和第二预置电压值。
18.如权利要求17所述的驱动系统，其中，控制电路包括存储器，该存储器存储将所需过渡期作为半波长的余弦波数据的余弦波表。
19.一种将具有磁盘驱动器中的磁头的致动器组件加载到斜坡机构上和从该斜坡机构卸载所述致动器组件的方法，该加载/卸载方法包括磁盘驱动器指定用于将电压提供给适合于将电流提供给音圈的VCM驱动器的控制期以及用于不将电压提供给VCM驱动器的测量期的步骤；磁盘驱动器指定用于在控制期期间提供所需预置电压值的设置期以及用于提供实质上是余弦波的过渡电压值的过渡期的步骤；其中将包括所需预置电压值和过渡电压值的VCM控制电压提供给VCM驱动器以及由此磁头从斜坡机构朝磁盘移动的步骤；以及其中基于在音圈中产生的速率电动势在致动器组件上执行恒定速度控制的步骤。
20.如权利要求19所述的加载/卸载方法，进一步包括在从完成过渡期到开始下一个过渡期的时期期间处理器测量速率电动势的步骤。
全文摘要
提供足够低噪声的磁盘驱动器。数/模转换器将由第一预置电压值V1、第二预置电压值V3和互连第一预置电压值V1和第二预置电压值V3的基本上余弦波的过渡电压值V2组成的控制电压Vdac提供给VCM驱动器。将驱动电流从VCM驱动器提供给致动器组件的音圈。由于在过渡周期P2中，不包含高次谐波分量的电流作为流入音圈中的VCM电流流动，通过移动包括致动器组件的整个磁盘驱动器的结构谐振点，易于抑制起振力。另外，由于在余弦波的周期的半波长期间，使在电感元件中产生的反电动势VL清零，通过立即从设置周期转移到测量周期，能测量速率电动势。
文档编号G11B5/54GK101064169SQ20071010120
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月24日 优先权日2006年4月24日
发明者米田勋, 内田博, 石桥和幸, 茶碗谷健 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司