驱动器电路的制作方法
【专利摘要】一种驱动器电路，其包括第一电流源（图5B，I4），该第一电流源被配置为吸收从电源流过负载的部分电流；以及第二电流源（图5B，I2），该第二电流源被配置为吸收绕过负载从电源到返回路径的部分电流，以使得流过负载的电流（iDC）是来自电源的电流（iPK）与流过第二电流源的电流之间的差值（iPK-iDC）。
【专利说明】驱动器电路
【背景技术】
[0001] 电源通常不能瞬间响应负载电流的大的变化，并且通常，当负载电流突然变化时， 出现电源电压瞬变。产生的电压瞬变可能影响电路系统驱动负载电流的波形，或者可能影 响附近的可能要求低噪声电源电压的其它电路系统。用于驱动相对较大的当前负载的电子 驱动器电路通常具有大电容器，以便为负载提供瞬时能量，从而减少电源电压瞬变。然而， 随着电路尺寸变得更小，并且随着电路被设置在更小的环境中，在需要大电容器的地方本 地提供大电容器通常是不可能或不实际的。存在对于在无须提供大的本地电容器的情况下 减少电源电压瞬变的持续需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0002] 图1是描述现有技术磁头写入驱动器电路的示例实施例的示意框图。
[0003] 图2是描述写入期间磁头中的作为时间的函数的电流的现有技术示例的波形。
[0004] 图3A-图3D是描述在图2的电流波形生成期间的电流源幅度的现有技术序列的 示意框图。
[0005] 图4是描述图3A-图3D的电流源幅度的现有技术序列的电源电流的波形。
[0006] 图5A-图?是描述改进的电流源幅度以产生图2的电流波形的示例实施方式的 示意框图。
[0007] 图6是驱动磁头的方法的示例实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0008] 物理上很小的环境中的电路不具有用于大电容器的空间的一个示例是在磁盘驱 动器中，在磁盘驱动器中希望将磁头驱动器电路安装到小的磁头上。在旋转的磁盘驱动器 中，磁头被附连到可移动的致动器臂并且磁头被非常接近旋转磁盘地悬浮。当写入数据时， 磁头中的磁场穿透磁盘表面上的铁磁材料。随着磁盘在磁头下旋转，磁头中的磁场方向上 的连续反转以与磁化相反的方向在磁盘的表面上留下连续的区域。
[0009] 图1描述用于驱动磁头的典型的写入驱动器电路100(被简化以利于描述和说明）。 如写入驱动器电路所示，磁头是感应线圈L。在图1的示例中，磁头（L)以四个开关（SW1、 SW2、SW3、SW4)的"H"桥连接。如图1所示，当开关SW1和SW4闭合而开关SW2和SW3断开 时，电流以图1中被标记为"i"的箭头的方向流过磁头。当开关SW2和SW3闭合，而开关 SW1和SW4断开时，电流以相反的方向流过磁头。通常，远离磁头一些距离来设置包含SW1、 SW2、SW3和SW4的驱动器电路。驱动器电路通过传输线(在图1中被示为阻抗Z1和Z2)连 接到磁头。传输线（Z1和Z2)需要与磁头（L)处的电阻(在图1中被示为电阻R1和R2)相 匹配的阻抗，以抑制反射。此外，如将在下文进一步说明的，当电流瞬间改变时，需要大电容 器（Cl、C2 )来存储能量以减少驱动器电路中的电源瞬变。
[0010] 根据关于电压、电流、和电感的等式（V=L*di/dt)，需要穿过电感的大的电压以产 生电流的大的改变率。高写入数据率要求磁头中的电流快速反转。在电流反转期间，常见 的是增加或过驱动磁头电压以加快电流变化率，这导致电流过冲（overshoot)，并且之后电 流被减少到反转之间的磁通量维持水平。图2描述流过磁头的电流200的典型波形。所要 求的维持磁通量的电流是iDC；。流过磁头的电流尽可能迅速地从i DC；转换为-iDC；。为了加 快反转，流经磁头的电流被过驱动，导致了峰值电流（i PK或-iPK)，并且之后电流幅度被减 少至磁通量维持水平（iD。或-i D。)。作为幅度的示例，1[^通常约为100mA,而iD。通常约为 40mA。
[0011] 图3A-图3D描述写入驱动器电流幅度的序列以示出通常如何产生图2中的电流 波形。在图3A中，电流源II和14将磁头驱动到峰值电流i PK。然后，在图3B中，电流源II 和14将磁头驱动到磁通量维持水平iDC。在图3C中，电流源12和13将磁头中的电流反转 为峰值电流-i PK。接下来，在图3D中，电流源12和13将磁头驱动到磁通量维持水平iD。。 在图3A-图3D所示的电路中，存在四个电流源。作为替换，连接到电源终端中的一个的电 流源可以仅是开关。例如，电流源II和13可以只是开关，或者电流源12和14可以只是开 关。
[0012] 图4描述电源电流400。再次参考图1，流过磁头的电流水平的每次变化(从&到 iDc，从4到-ipp从-ipK到-kc，从-kc到ipK)导致来自电源的电流的变化。在图4中， 电源以所要求用于维持磁通量的水平4提供电流i PS，其具有到水平iPK的临时峰值。从4 到iPK和从iPK到i DC的每次转换都可能导致电源电压上的电压瞬变。任何产生的电压瞬变 都可以影响电流变化的时序和幅度，电流变化的时序和幅度进而可以影响信噪比。此外，有 噪声的电源电压可能造成显著的射频干扰（RFI )，或者可能使连接到该电源的其它电路系 统的性能衰退。因此，如图1所示，通常需要大电源电容器（C1和C2)来减少写入驱动器电 路中电源电压的瞬变。
[0013] 存在期望的对图1中的配置的多个变化。首先，所期望的是将写入驱动器电路直 接安装在磁头上，从而消除传输线（Z1、Z2)以及匹配电阻（R1、R2)的阻抗，并由此消除传输 线中电压降落和功率损耗以及消除匹配电阻的阻抗中的功率损耗。其次，许多集成电路的 工业趋势是减小电源电压以节约功率，因此期望的是减小磁头驱动器电路的电源电压。然 而，如果电源电压被减小，则在写入驱动器电路中控制电压瞬变愈发变得更加重要。然而， 磁头在物理上较小，并且如果写入驱动器电路被直接安装在磁头上，则可能不存在用于大 电源电容器的空间。因此需要减少来自电源的电流的变化，从而使写入驱动器电路本地不 会需要大电源电容器。
[0014] 图5A-图?描述写入驱动器电流幅度的序列，在此期间，尽管迅速地变化流过磁 头（L)的电流，来自电源的电流仍然是基本恒定的。在图5A中，电流源II和14将磁头驱 动到峰值电流i PK。在图5B中，电流源II继续产生电流iPK，但是并非所有电流都流过磁头 (L)，而是电流源12将幅度为i PK-iDC的电流绕过磁头（L)转移到电源返回路径，并且电流 源14产生流过磁头（L)的电流i DC。因此，来自电源的电流是iPK，但是流过磁头（L)的电流 是iD。。在图5C中，电流源12和13将磁头中的电流反转为峰值电流-i PK。在图?中，电 流源13继续产生电流iPK，但是并非所有的电流都流过磁头（L)，而是电流源14转移幅度 为i PK_iDC的电流，并且电流源12产生流过磁头（L)的电流iDC。因此，来自电源的电流对图 5A-图?中的每个来说都是恒定值i PK，但是流过磁头（L)的电流如图2所示的那样变化。 由于来自电源的电流是恒定值，因此不需要大电源电容器位于写入驱动器电路本地。
[0015] 在图5A-图ro所示的电路中存在四个电流源。作为替换，连接到电源终端中的一 个的电流源可以只是开关。例如，电流源II和13可以只是开关，或者电流源12和14可以 只是开关。
[0016] 虽然上述示例是针对磁头的，然而该方法同样适用于负载需要双向电流的其它类 型的电源负载。例如，电动机和磁致动器也会需要双向电流。感应发动机和磁致动器也会 需要增加初始电压以加快运动并随后将电流减少到稳态水平。图5A-图ro中的驱动器序 列也可以被用来利用电源电流恒定但是流经负载的电流变化来双向驱动电动机电路或磁 致动器。
[0017] 图6描述用于驱动负载(不论是磁头还是其它负载如发动机)的方法600。在步骤 602处，电源提供电流。要注意的是，来自电源的电流可以流过电流源或开关。在步骤604 处，第一电流源吸收从电源流过负载的部分电流。在步骤606处，第二电流源吸收绕过负载 从电源到返回路径的部分电流，其中流过第二电流源的幅度为电源电流和流过负载的电流 之间的差值。
[0018] 虽然本文中详细描述了本发明的示例性和目前优选的实施例，然而要理解的是， 创造性的概念可以以其它方式不同地体现和采用，并且所附权利要求书旨在被解读为包括 除了被现有技术限制的范围以外的这些变体。
【权利要求】
1. 一种驱动器电路，其包括： 第一电流源，其被配置吸收从电源流过负载到返回路径的电流中的至少一部分；以及 第二电流源，其被配置为吸收绕过所述负载从所述电源到所述返回路径的电流的至少 一部分使得流过所述负载的电流是来自所述电源的电流与流过所述第二电流源的电流之 间的差值。
2. 根据权利要求1所述的驱动器电路，其中来自所述电源的电流基本恒定，而流过所 述负载的电流变化。
3. 根据权利要求1所述的驱动器电路，其中在所述驱动器电路的本地从所述电源到所 述返回路径不存在旁路电容器。
4. 根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述负载是磁盘驱动器的磁头。
5. 根据权利要求4所述的驱动器电路，其中所述来自电源的电流是峰值电流水平。
6. 根据权利要求4所述的驱动器电路，其中流过所述磁头的电流是磁通量维持水平。
7. 根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述负载是电动机。
8. 根据权利要求1所述的驱动器电路，其中所述负载是磁致动器。
9. 一种方法，其包括： 由电源供应电流； 由第一电流源吸收从所述电源流过负载的部分电流； 由第二电流源吸收绕过所述负载从所述电源到返回路径的部分电流，其中流过所述第 二电流源的电流是来自所述电源的电流和流过所述负载的电流之间的差值。
10. 根据权利要求9所述的方法，其进一步包括： 由所述第一电流源吸收从所述电源流过所述负载的全部电流，由此在不改变来自所述 电源的电流的情况下改变流过所述负载的电流。
11. 一种驱动器电路，其包括： 第一电流源，其通过负载吸收来自电源的电流； 第二电流源，其与所述负载和所述第一电流源平行；并且所述第一和第二电流源被控 制以使得当所述第一电流源改变流过所述负载的电流时，所述第二电流源改变流过所述第 二电流源的电流以保持来自所述电源的总电流恒定。
12. 根据权利要求11所述的驱动器电路，其中在所述驱动器电路的本地从电源到返回 路径不存在旁路电容器。
13. 根据权利要求11所述的驱动器电路，其中所述负载是磁头。
14. 根据权利要求13所述的驱动器电路，其中来自所述电源的电流是峰值电流水平。
15. 根据权利要求13所述的驱动器电路，其中流过所述磁头的电流在所述峰值电流水 平和磁通量维持水平之间变化。
16. 根据权利要求11所述的驱动器电路，其中所述负载是电动机。
17. 根据权利要求11搜书的驱动器电路，其中所述负载是磁致动器。
【文档编号】G11B5/02GK104064199SQ201410106419
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】R·穆胡帕一, P·M·埃默森 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司