专利名称：线圈负载驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及CD、CD-ROM及MD(微型磁盘)等磁盘系统用的线圈负载驱动电路，尤其涉及(信号)拾取电动机、磁盘旋转电动机、主轴电动机、负载电动机等的线圈负载的通电控制技术。
该种磁盘系统中用于光(信号)拾取伺服电动机等的线圈负载的驱动控制，如图3(模式图)所示，使用电流转换电路。例如，当(信号)拾取伺服控制时，流过负载线圈L的电流随着基于聚焦方向或信号记录轨道方向的控制信号的输入电压(Vi)，转换为正、反向的电流IA或IB。为了消除线圈产生的反电动势，增加多余转矩，抑制电动机旋转等，需要转换通电电流的方向。图3中的放大器60，对同相端提供基准电压VR，并且，构成在反相端与输出端之间连接反馈电阻Rf的负反馈放大器，通过输入电阻Ri对反相端提供输入电压Vi，对与其相对应的线圈L供给正、反向电流IA或IB。图4所示为以往使用的构成放大器60的最终输出级电路。在该最终输出级中为了对线圈L提供输出Vout，设置了NPN型的输出级晶体管Tr1和Tr2。由集电极连接电源电位VCC的晶体管Tr1的发射极与发射极接地的晶体管Tr2的集电极连接的接点61，对应于所述输出Vout。并且，该最终级通过晶体管Tr3，根据所述输入电压Vi，向其基极提供控制输入VC。
该晶体管Tr3的集电极连接晶体管Tr1的基极，通过晶体管Tr3使晶体管Tr1导通，电流IA流入线圈L。为使电流的方向与线圈L吸收电流的方向一致，对电流IA和反方向电流IB设置了由连接点61经过晶体管Tr1、Tr5、Tr4及二极管D1、D2的开环空载电路。该开环空载电路为了在放大器60的动态范围的下限设定低的无效电压，向晶体管Tr2的基极提供过电流。连接点61通过两个二极管D1、D2连接恒流源C2，另外，如果二极管D1、D2的正向电压与所述VF相同，则由输出电位Vout经二极管D1、D2即2VF上的电位点连接NPN晶体管Tr4的基极。而且，设置了PNP晶体管Tr5，该晶体管的发射极连接晶体管Tr4的发射极，集电极连接晶体管Tr2的基极，Tr5的基极连接恒流源C1，并连接所述晶体管Tr3的集电极。
就图4的最终输出极放大器60的动态范围的无效电压下限进行了验证。首先，使晶体管Tr1的基极和发射极之间的电压与VF相同，当晶体管Tr1的基极电位为Vout的电压电平以上时，晶体管Tr1导通，电流IA流入线圈L。当基极电位与Vout同电压电平时，晶体管Tr1截止，吸收电流IB流入晶体管Tr2。这时为了吸收电流IB稳定流动，使所述空载回路的晶体管Tr5在Vout电压电平的基极电位导通，从而，向晶体管Tr2的基极提供过电流，使晶体管Tr2呈饱和状态。因此，通过晶体管Tr2的电流IB，作为饱和电流，在其集电极-发射极间流动。然而，就是设置了所述空载回路，为了不影响放大器60的动态范围，通过二极管D1及D2使连接点61的检测电压上升，然后，通过降低介于晶体管Tr4及Tr5之间的两个二极管的2VF部分来抵消。为此，将放大器60的动态范围的无效电压域的下限，设定并保持在晶体管Tr2的集电极-发射极间的饱和电压VSAT的较小值。
然而，如图5所示，一般，驱动线圈负载时，根据其线圈的特性，输出电流I的相位相对于输出电压Vout产生例如90°的滞后，有如同图中用斜线所表示的不同极性，即是说输出Vout受线圈L特性的影响，输出电压和输出电流产生如此的相位偏移时，在所述斜线的不同极性的区间，产生必需流动的吸收电流IB。但是，用已有的图4的放大器60，即使输出Vout为较大时，吸收电流IB也是可能的，在所述的空载回路中的连接点61的电位为上限电平(VCC-2VF-VSAT)以上时，由于具有不动作的上限，由于这样的相位偏移，电流转换不顺利，产生被称之为负反馈机能本身非正常动作的、类似输出电压的振荡现象。
鉴于上述已存在的问题，本发明提供一种稳定的进行负反馈动作的线圈负载驱动电路。
为解决上述问题，权利要求1发明的线圈负载驱动电路具有将单向驱动电流供给线圈负载的第一输出级晶体管，和将另一方向的驱动电流供给所述线圈负载的第二输出级晶体管，具有共同连接所述第一及第二输出级晶体管相互的基极，连接各输出端，并把该连接点作为与所述线圈负载连接的输出端子，同时，将所述输出端子的输出作为反馈输入的反馈型输出放大器，与所述反馈型输出放大器的控制输入相对应，改变所述基极的共同连接点的电位，使所述第一或第二输出级晶体管导通，其特征是，具有第一分路电路，该电路由于所述输出端子的输出电压在所定的上限电平以下呈闭合状态，该闭合状态导通所述第二输出级晶体管，将所述基极的共同连接点和所述输出端子间分路；和具有第2分路电路，该电路由于所述输出端子的输出电压在比所述上限电平高的上限电平时呈闭合状态，在所述第一分路电路的开状态时，随着所述输出端子的输出电压和输出电流的相位偏移，随着所述控制输入的变动，导通所述第二输出级晶体管，将所述基极的共同连接点和所述输出端子间分路；通过所述第一分路电路，将所述第二输出级晶体管成为饱和状态的该饱和电压，设定为所述输出放大器的无效电压域的下限。
按照本发明，通过所述第一输出级晶体管将所述单向驱动电流提供给所述线圈负载状态时，由于所述第一分路电路，即使所述输出电压高出分路可能电压以上，随着输出电压和输出电流的相位偏移，通过所述第二分路电路，转换所述第二输出级晶体管的导通状态，可将所述另一方向的驱动电流流入所述线圈负载，因此，通过该相位偏移，不会产生不良反馈，并且，仍旧保持对所述第二输出级晶体管的饱和电压无效电压域的下限。
以下对附图作简单说明。
图1是表示本发明的实施例线性驱动电路集成电路的电路图。
图2是表示图1的线性驱动电路集成电路中的输出级放大器的简略构成电路图。
图3是表示线圈驱动电路的反馈型输出放大器的电路图。
图4是表示已有的反馈型输出放大器电路图。
图5是放大器输出的电压及电流的波形图。
符号说明1—输出级晶体管，2—输出级晶体管，3—晶体管，4—晶体管，5—晶体管，16—二极管，17—二极管，18—二极管。
下面，参照附图，说明本发明的实施例。
图1示出用于磁盘系统的线圈负载驱动用的线性驱动电路，而，图2示出该驱动电路中的输出级放大器的简略构成电路图。
还有，在本实施例中，晶体管的基极与发射极间电压及二极管的正向电压为VF。
在图1中，线性驱动电路40具有图中没示出的与伺服集成电路连接的输入端23及24；和作为负载的线圈36所连接的输出端41及42。输入端23连接输入放大器25的反相端，同时连接极性比较器28的同相端。输入放大器25是反相放大器，具有在输出端和反相输入端之间连接的反馈电阻31以及连接反相输入端电阻30，对其同相端提供基准电压VREF。输入放大器25的输出连接输出放大器26的同相端，同时通过倒相电路29提供给输出放大器27的同相端。
输出放大器26是负反馈放大器，具有在输出端和反相输入端之间连接的反馈电阻33以及连接反相输入端的电阻32，对其反相端提供基准电压VREF。然后，输出放大器26的输出连接输出端子41。还有，输出放大器27也是负反馈放大器，具有在输出端和反相输入端之间连接的反馈电阻35以及连接反相输入端的电阻34，对其反相端提供基准电压VREF，而且，其输出连接输出端子42。这里，输出端子41、42的输出电压分别为V0-、V0+。
极性比较器28根据由所述伺服集成电路向输入端23的输入与向输入端24的基准电压设定输入的比较结果，将为转换控制下述的输出放大器26或27内的、第一及第二的空载回路的转换输出提供给输出放大器26或27。即，例如向输入端23的输入是低电平时，通过反相放大器的输入放大器25的同相放大器的输出放大器26的输出电压V0-比通过倒相电路29的输出放大器27的输出电压V0+大，这时，输出放大器26的输出电流流入线圈36，成为一种模式，来自极性比较器28的模式设定输出分别提供给输出放大器26、27。反之，向输入端23的输入是高电平时，设定与上述相反的模式。而且，也向极性比较器28的同相端提供基准电压VREF，与所述三个放大器(25-27)同样，通过输入端24提供的所述基准电压设定输入，设定各基准电压VREF的给定值。
下面，参照图2说明输出放大器26或27的具体构成。
为了通过输出端子41或42向伺服负载的线圈36提供驱动电流，设置输出级NPN型晶体管1和2(各基极与发射极间电压为VF)，在晶体管1的发射极与晶体管2的集电极的连接点A设置输出端子41(42)。晶体管1的集电极连接电源电压VCC，并且，其基极通过连接点B与晶体管6的集电极相连接。连接点B的电位，通过由晶体管10、11组成的一对差分电路，根据向输入端23的控制输入以及向线圈36的通电的反馈输入，可变地控制晶体管1或2的其中的任何1个的导通状态。在输出端41(42)设置了由通过晶体管1的恒流源12、二极管16、17与晶体管4以及晶体管5所组成的第1空载回路(第1分路电路)。集电极连接了电源电压VCC的晶体管4的基极连接在恒流源12与两个串联连接的二极管16、17(各正向电压与所述VF相同)的中间点，并且，集电极以及发射极分别连接电源电压VCC、晶体管5的发射极。还有，第二空载回路(第二分路电路)是由通过晶体管1的晶体管2、3和二极管18以及恒流源13而组成的。NPN型晶体管2的基极与集电极之间分别连接PNP型晶体管3的集电极与基极，其连接关系在于相互倒置的达林顿连接。晶体管2的基极连接晶体管5的集电极，晶体管5的基极连接与所述晶体管6的集电极和恒流源14在同一导线上的连接点C。连接点C通过二极管18连接晶体管3的基极以及恒流源13。
再有，在设有恒流源12、13以及14的各线路中，分别设置了开关19、20、21，根据极性比较器28的输出，进行切换操作，接通或断开各线路。
上述线性驱动电路40的输入级，备置了差动放大器，是由晶体管10和11组成，两晶体管共同的发射极连接了恒流源37。并且，分别连接晶体管10和8的集电极，以及晶体管11和9的集电极，这些晶体管构成通用的对称电路，输出晶体管9的集电极连接晶体管7的基极，而且，其发射极连接所述晶体管6的基极。通过输出端子41(42)间的反馈电阻33或是35，将反馈输入提供给在晶体管10的基极设置的输入端子38。对应输出放大器26或27的反向输入端外加电压VIN。通过电阻32或34将基准电压VREF提供给另一输入端子39，对应输出放大器26或27的同相输入端外加电压VIN。
上述构成的线性驱动电路40中，所述第一及第二空载回路的转换是根据极性比较器28的输出，控制输出放大器26及27的输出成为相互反极性。并且，输出放大器26及27的输出通过线圈36被连接起来，设定当一方是电流流入线圈36的模式时，另一方为电流输入模式。
下面，通过电流最终输出级的输出放大器26及27，说明线性驱动电路40的反馈动作。
例如，在最终输出级的输出放大器26中，当其输出电压V0-比另一个输出放大器27的输出电压V0+小时(V0-＜V0+)，形成所述第一空载回路，使流入电流I1或是吸收电流I2流经线圈36。也就是说，通过极性比较器28的输出信号使开关19及21闭合(ON)，并且，形成使开关20断开(OFF)的第1空载回路。这时，根据所述伺服集成电路来的控制输入，并且通过由晶体管10、11组成的一对差分电路，设定比V0-高电压电平的晶体管5的基极电位(连接点B)，导通晶体管1，使流入电流I1流进线圈36。一方面，按照所述控制输入，导通与V0同电压电平的晶体管5的基极电位(连接点B)，通过分路，向晶体管2的基极提供电流，使晶体管2作为导通状态，使吸收电流I2稳定流动。通过该第一空载回路，对晶体管2的饱和电压VSAT设定输出放大器26、27动态范围的无效电压域下限。
于是，当输出电压V0-比另一输出电压V0+大时(V0-＞V0+)也与所述(V0-＜V0+)时同样，形成所述第一空载回路，使流入电流I1或是吸收电流I2流动。这时，在电流注入状态下，如图5所示，在输出端子41(42)的输出电压和输出电流的相位产生偏移时，解除所述第一空载回路，形成所述第二空载回路。也就是说，通过极性比较器28的输出使开关19及21断开，并且使开关20闭合，形成第2空载回路。因此，在连接点B(或C)的电位为V0-电压电平以下，晶体管1截止，并且，由于第二空载回路的恒流源13，通过晶体管3分路，导通晶体管2，可产生吸收电流I2。因此，晶体管2及3通过所述倒置的达林顿连接，其输出电压为第一空载回路的分路可能界限电压(VCC-2VF-VSAT)以上，例如，即使高至电源电压VCC的附近，也可产生吸收电流，能够充分确保负反馈动作的稳定性。还有，设置第二空载回路是由于第一空载回路中二极管16和17的2VF的上升部分相互抵消，不受第二空载回路的影响，使动态范围的无效电压的下限仍旧保持VSAT的低值。
权利要求
1.一种线圈负载驱动电路，具有将单向驱动电流供给线圈负载的第一输出级晶体管，和将另一方向的驱动电流供给所述线圈负载的第二输出级晶体管，具有共同连接所述第一及第二输出级晶体管相互的基极，连接各输出端，并把该连接点作为与所述线圈负载连接的输出端子，同时，将所述输出端子的输出作为反馈输入的反馈型输出放大器，与所述反馈型输出放大器的控制输入相对应，改变所述基极的共同连接点的电位，使所述第一或第二输出级晶体管导通，其特征在于具有第一分路电路，该电路由于所述输出端子的输出电压在所定的上限电平以下呈闭合状态，该闭合状态导通所述第二输出级晶体管，将所述基极的共同连接点和所述输出端子间分路；具有第二分路电路，该电路由于所述输出端子的输出电压在比所述上限电平高的上限电平时呈闭合状态，在所述第一分路电路的开状态时，随着所述输出端子的输出电压和输出电流的相位偏移，随着所述控制输入的变动，导通所述第二输出级晶体管，将所述基极的共同连接点和所述输出端子间分路；通过所述第一分路电路，将所述第二输出级晶体管成为饱和状态的该饱和电压，设定为所述输出放大器的无效电压域的下限。
全文摘要
本发明的线圈负载驱动电路,设置了供给线圈负载正反向驱动电流的第一及第二输出级晶体管,作为供给线圈驱动电流的反馈型输出放大器的输出级晶体管,伴随向线圈负载通电,按照控制输入导通、截止第二输出级晶体管,形成分路的两个空载回路,通过第一回路设定反馈型输出放大器的无效电压域的下限,包括输出电压大于其下限电压,随着输出电压和输出电流相位的偏移对控制输入的改变,通过第二空载回路使第二输出级晶体管处于导通状态。
文档编号G11B15/18GK1177803SQ9711649
公开日1998年4月1日 申请日期1997年9月24日 优先权日1997年9月24日
发明者古贺彻 申请人:罗姆股份有限公司