專利名稱：控制通過線圈的電流的控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其包括有下述控制裝置的電子電路，該控制裝置對通過線圈以產(chǎn)生磁場的線圈電流進(jìn)行控制。
尤其從公開號為JP-02-273354的日本專利中可以了解到這種電子電路。其中示出了一個具有磁-光盤的記錄/重放設(shè)備，該設(shè)備具有用于產(chǎn)生磁場的線圈。JP-02-273354中所描述的發(fā)明的目的在于抑制線圈發(fā)熱并且防止該設(shè)備及磁-光盤的部件的品質(zhì)退化。通過使溫度傳感器位于溫度不能變得很高的位置附近可實(shí)現(xiàn)這些目的。對來自于溫度傳感器的信號進(jìn)行電處理，以便如果所測定的溫度很高，則減小通過線圈的電流。
已知電子電路的缺點(diǎn)在于必須有一輔助傳感器來對所要檢測的溫度進(jìn)行測定。這種傳感器比較昂貴。
因此本發(fā)明的一個目的就是提供一種其包括有對通過線圈的線圈電流進(jìn)行控制的控制裝置的電子電路，該電子電路具有這樣的裝置，該裝置無需為此所必需的輔助傳感器即可根據(jù)線圈溫度而使線圈電流適合。
根據(jù)本發(fā)明，在所公開段落中提到的用于此目的的電子電路的特征在于控制裝置包括用于確定其是線圈電阻值量度的參數(shù)的檢測裝置，并且特征在于在操作的狀態(tài)下當(dāng)該參數(shù)超出一給定值時，線圈電流的最大絕對值被降低。
本發(fā)明是基于這樣的認(rèn)識，即串聯(lián)電阻(始終存在，但原則上不希望有)的電阻值隨著線圈溫度的升高而增加。根據(jù)所述電阻值來確定參數(shù)，這可使在對該參數(shù)值進(jìn)行電處理之后使線圈電流適合，例如如果溫度過高則減小線圈電流。因此可以防止線圈燒穿。除非采取預(yù)防措施外，當(dāng)今的磁-光盤記錄/重放設(shè)置中線圈燒穿的危險比較高。這是因?yàn)槟壳耙杨A(yù)見到相對很高的磁場強(qiáng)度，并且因此用于產(chǎn)生該磁場強(qiáng)度的線圈負(fù)載已到其極限。尤其是如果要從線圈中獲得了最大可能磁場強(qiáng)度，則會出現(xiàn)這個問題。所述參數(shù)可能是線圈電阻值的直接反映，也就是說所述參數(shù)等于線圈電阻值。然而這并不是絕對必要的。所述參數(shù)和線圈電阻值之間的不同關(guān)系也是可能的，例如參數(shù)以線圈電阻增加的平方而增加。
根據(jù)本發(fā)明電子電路的第一實(shí)施例，其特征在于控制裝置包括用于提供線圈電流的電流裝置，所述線圈電流恰好調(diào)制在最大正參考值與最大負(fù)參考值之間，而當(dāng)參數(shù)超出某個值時，正負(fù)參考值的絕對值被降低。
由此實(shí)現(xiàn)了在正方向或負(fù)方向選擇通過線圈的電流。例如，如果線圈是用于磁(-光)盤記錄/重放設(shè)備中時，那么這是必需的。這是因?yàn)樵谶@種情況下在盤上會產(chǎn)生正負(fù)向磁疇。
根據(jù)本發(fā)明電子電路的第二實(shí)施例，其特征在于所述電流裝置包括一設(shè)定參考值以用于設(shè)定正負(fù)參考值。
這使得例如在上述線圈應(yīng)用中可產(chǎn)生其具有大致相同強(qiáng)度的正負(fù)向磁疇。如果線圈將產(chǎn)生最大磁場強(qiáng)度，那么這尤為重要。因而，線圈溫度具有最大容許值。例如，如果在這種情況下通過線圈的兩個電流方向上的絕對值之間存在相對較大的不均衡，那么將產(chǎn)生比正向磁疇要弱很多的負(fù)向磁疇。此后其結(jié)果是負(fù)向磁疇強(qiáng)度小于所需的最小值。因此通?？扇〉氖鞘拐?fù)參考值的絕對值盡可能相等。尤其是因?yàn)閮H需要一個設(shè)定參考值來設(shè)定正負(fù)兩種參考值，因此還可以使電流裝置具有較簡單的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明電子電路的第三實(shí)施例，其特征在于檢測裝置包括轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置用于將線圈兩端的線圈電壓轉(zhuǎn)換成用于對設(shè)定參考值進(jìn)行設(shè)置的單極信號值。
事實(shí)上，線圈電流的絕對值這里作為用于確定設(shè)定參考值的基準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明電子電路的第四實(shí)施例，其特征在于所述線圈是薄膜線圈。
薄膜線圈廣泛應(yīng)用于高密度磁-光盤記錄/重放設(shè)備的磁-光記錄/重放頭中。在這種設(shè)備中，記錄/重放頭移動到非?？拷P的記錄/重放層，例如在1到20微米之間。所產(chǎn)生的最大磁場取決于所述記錄/重放頭中的線圈溫度。這個溫度不僅取決于通過線圈的電流強(qiáng)度。實(shí)際上，如果通過其緊靠的周圍來改善線圈的冷卻，那么溫度降低了。此后可以選定更高的電流強(qiáng)度。其結(jié)果是線圈可產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場。人們發(fā)現(xiàn)線圈(記錄/重放頭)與盤片之間很短的距離對線圈冷卻具有非常積極的影響。然而冷卻好壞程度取決于諸如磁頭與盤之間的距離、磁頭類型、以及盤的轉(zhuǎn)速這樣的多個因素。因此，通常很難預(yù)測到通過線圈的最大可容許電流強(qiáng)度是多少。為此本發(fā)明的應(yīng)用是十分有利的。在這種情況下，無須使用附加溫度傳感器，即可自動確定與線圈溫度相關(guān)的參數(shù)，因此所述結(jié)果用于設(shè)置通過線圈的校正電流強(qiáng)度。
可以使用不同類型的薄膜線圈。來自與本專利申請同一個申請人的公開號為WO01/82299A1的國際專利申請給出了特別有利的薄膜線圈這樣一示例，其可結(jié)合本發(fā)明而使用。

圖1示出了所述線圈，并且在WO01/82299A1第5頁第1欄第22行至第6頁第1欄第11行中對此進(jìn)行詳細(xì)的描述。
值得注意的是，根據(jù)本發(fā)明的電子電路可用在除上述裝置以外的裝置中。例如，所述線圈可以是(純)光學(xué)CD系統(tǒng)中的所謂滑觸線圈(slide coil)。
本發(fā)明還涉及了一種用于對通過線圈的電流進(jìn)行控制的方法，由此確定其是線圈電阻值量度的參數(shù)，并且由此在參數(shù)超出某個值時降低線圈電流的最大絕對值。
例如，公開號為DE10057375C1的德國專利示出了這樣的控制裝置，該控制裝置對諸如電動機(jī)這樣的設(shè)備或機(jī)器中的一個或幾個線圈的溫度進(jìn)行監(jiān)控。所提供的功率是受控的，以便控制電動機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)值。出于效率的原因而這樣做，其中將脈沖電流(或電壓)提供給發(fā)動機(jī)。此后通過脈沖電流占空因數(shù)的變化來控制速度。在此期間，電流幅值保持恒定。在DE10057375C1中，無須輔助傳感器，也可確定線圈串聯(lián)電阻的溫度，以便削減電動機(jī)的功率。這是通過使所述占空因數(shù)適合而不是通過使電流幅值適合而實(shí)現(xiàn)的。
值得注意的是，因?yàn)榇撕笏涗浀男畔糠只蛉縼G失，因此這種占空因數(shù)控制不能用于磁(-光)盤記錄/重放設(shè)備中。
下面參考附圖將更加詳細(xì)的說明本發(fā)明，其中圖1給出了用于控制線圈電流的控制裝置的原理；圖2給出了檢測裝置一實(shí)施例的電路圖；以及圖3給出了電流裝置一實(shí)施例的電路圖。
在這些附圖中，對相同的部件或元件給定相同的參考符號。
圖1給出了在諸如磁-光盤記錄/重放設(shè)備這樣的裝置A中所采用的用于對線圈電流IL進(jìn)行控制的控制裝置CMNS的原理。所述控制裝置CMNS包括電流裝置IMNS，該電流裝置IMNS具有用于接收輸入信號S的第一輸入終端3、用于接收設(shè)定參考信號SR的第二輸入終端4、以及用于提供通過線圈L的線圈電流IL的第一和第二輸出終端1和2，所述線圈L連接在輸出終端1和2之間。用虛線表示線圈L的串聯(lián)電阻RL?？刂蒲b置CMNS進(jìn)一步包括檢測裝置DMNS，該檢測裝置DMNS測量終端1與2之間的線圈電壓并且響應(yīng)此線圈電壓而提供了設(shè)定參考信號SR。
本發(fā)明的操作原理如下。通過從線圈L產(chǎn)生正負(fù)向磁場強(qiáng)度H而將信息寫入設(shè)備A的磁(-光)盤中。由于電流IL經(jīng)過線圈L，因此產(chǎn)生了磁場H。電流源I提供了線圈電流IL。所述信息由其是數(shù)字二進(jìn)制信號的輸入信號S來表示。原則上，也就是說只要線圈L的溫度低于最大可容許溫度，那么輸入信號S會對電流方向以及線圈電流IL的幅值產(chǎn)生影響。然而，當(dāng)線圈L的溫度等于最大可容許溫度時，通過設(shè)定參考信號SR的產(chǎn)生，檢測裝置DMNS可確保線圈電流IL在正負(fù)方向都不會進(jìn)一步增大。由此可防止線圈L燒穿。該電路的其他優(yōu)點(diǎn)是可以下述簡單方式來實(shí)現(xiàn)希望總是可產(chǎn)生最大容許磁場，該方式即就是使輸入信號S的幅值如此大以至于無須存在檢測裝置DMNS即可必定會超出線圈L的最大溫度。因此檢測裝置DMNS會確保線圈L始終操作在其最大可容許溫度上。
圖2給出了檢測裝置DMNS一實(shí)施例的電路圖。所述檢測裝置DMNS包括電流源J、p型雙極晶體管T1到T4、n型雙極晶體管T5、電阻R1到R9、以及調(diào)節(jié)電位計(jì)PM。晶體管T1和T2的基極分別經(jīng)由電阻R1和R2而與終端1和2相連。調(diào)節(jié)電位計(jì)PM連接在晶體管T1與T2的基極之間。晶體管T1和T2的集電極經(jīng)由相應(yīng)的電阻R3和R4而與終端0(即接地)相連。晶體管T1和T2的發(fā)射極在其與電流源J相耦合的公共結(jié)點(diǎn)上互連。晶體管T3的發(fā)射極與晶體管T2的集電極相連。晶體管T3的基極經(jīng)由電阻R5而與晶體管T1的集電極相連。晶體管T4的發(fā)射極與晶體管T1的集電極相連。晶體管T4的基極經(jīng)由電阻R6而與晶體管T2的集電極相連。晶體管T3和T4的集電極互連。晶體管T5的發(fā)射極與終端0相連。晶體管T5的集電極經(jīng)由電阻R9而與終端4相連。晶體管T5的基極經(jīng)由電阻R7而與晶體管T4的集電極相連。電阻R8連接在晶體管T5的基極與發(fā)射極之間。
所述電路的操作如下。晶體管T1至T4、電阻R3和R4、與電流源J的組合形成了一個差動放大器。電阻R1和R2與調(diào)節(jié)電位計(jì)PM的組合形成了一個分壓器。所述分壓器減弱了終端1與2之間的電壓，該電壓相應(yīng)地是線圈L兩端的電壓VL。所減弱的電壓(調(diào)節(jié)電位計(jì)PM兩端的)形成了差動放大器的差動輸入電壓。調(diào)節(jié)電位計(jì)PM對該差動輸入電壓值進(jìn)行調(diào)節(jié)。其結(jié)果是，可對從線圈電壓VL至差動輸出電壓(在晶體管T1和T2的集電極之間)的最終電壓轉(zhuǎn)換(增強(qiáng)或減弱)進(jìn)行調(diào)節(jié)。晶體管T3和T4、電阻R5和R6、電阻R7和R8的組合形成了一個轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置將差動輸出電壓轉(zhuǎn)換為晶體管T5的基極與發(fā)射極之間的單極電壓UPS。電壓UPS是單極的，也就是說電壓UPS的極性始終相同并且不取決于線圈電壓VL的極性。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果差動輸出電壓足夠高，那么轉(zhuǎn)換裝置僅產(chǎn)生單極電壓UPS。事實(shí)上，如果其基極-發(fā)射極電壓位于所謂的閾值電壓之上，那么晶體管T3或T4只能使導(dǎo)電狀態(tài)進(jìn)入到有效程度。是否產(chǎn)生單極電壓UPS取決于線圈電壓VL的值、電阻R1到R6的大小、以及調(diào)節(jié)電位計(jì)PM的設(shè)置。由于線圈電壓VL的值取決于線圈L的電阻值RL(見圖1)，其依次取決于線圈L的溫度，因此可以選定調(diào)節(jié)電位計(jì)PM的設(shè)置，以便在超出某個參考溫度時可產(chǎn)生單極電壓UPS。所述參考溫度例如等于線圈L的最大可容許溫度，或者可以小于線圈L的最大可容許溫度。電阻R7和R9可確保單極電壓UPS不會過高。這可防止由于基極-發(fā)射極電壓過高而使晶體管T5損壞。在產(chǎn)生單極電壓UPS的瞬間，晶體管T5導(dǎo)電，由此產(chǎn)生了設(shè)定參考信號SR。其結(jié)果是，電流源I所提供的線圈電流IL不能更進(jìn)一步增大(同樣見圖1)。如果需要，還可以采用單極電壓UPS或設(shè)定參考信號SR以例如借助于燈或LED來表明在裝置A中線圈L的溫度處于其最大值。
線圈電流IL是高頻方波電流(例如，f＝100MHz)。因?yàn)榉讲娏鞯闹芷跁r間(T＝1/f)遠(yuǎn)大于其值為L/RL的線圈L的時間常數(shù)，因此線圈電壓VL近似是一方波電壓。然而在線圈電壓VL的極性轉(zhuǎn)換期間，線圈L的自感會引起一個短暫的(相對于L/RL時間常數(shù))電壓峰值?？梢韵氲玫降氖沁@個電壓峰值對控制裝置CMNS具有一個干擾效應(yīng)。為了避免這種干擾，電阻R9被包括在終端4與晶體管T5的集電極之間。電流裝置IMNS(見圖1和3)與終端4相連并且從而形成施加到終端4上的負(fù)載。因?yàn)檫@個負(fù)載具有至少部分電容特性，因此它與電阻R9一起形成低通濾波器。由此可抑制例如由于所述電壓峰值而造成的在設(shè)定參考信號SR中所存在的高頻AC分量。如果希望，可以通過在終端4與地面之間增添電容C來降低低通濾波器的截止頻率。
圖3給出了電流裝置IMNS一實(shí)施例的電路圖。所述電流裝置IMNS包括n型雙極性晶體管T6到T9、電阻R10到R16、高頻阻扼流圈LHF。晶體管T6和T7的集電極分別與終端1和2相連。晶體管T6的基極與終端3相連。參考電壓源VRF連接在晶體管T7的基極與地之間。電阻R10和R11串聯(lián)連接且位于晶體管T6與T7的發(fā)射極之間。晶體管T8的集電極經(jīng)由HF線圈LHF而與電阻R10和R11的一個公共結(jié)點(diǎn)相連。晶體管T8的發(fā)射極經(jīng)由電阻R12而與地面相連。晶體管T9的集電極和發(fā)射極分別與晶體管T8的集電極和基極相連。電阻R13和R14串聯(lián)連接在供電端VDD和地面之間。晶體管T9的基極與電阻R13和R14的公共結(jié)點(diǎn)相連，且與終端4相連。供電端VDD與地面之間的電壓由V1表示。電阻R14兩端的電壓由V2表示。終端1和2通過相應(yīng)的電阻R15和R16而與供電端VDD相連。
所述電路操作如下。所述電路基本上形成了一差動放大器，在該差動放大器中(主要)從晶體管T8提供尾電流(tail current)ITL。通過下述輸入信號S使晶體管T6和T7交替進(jìn)入導(dǎo)電或非導(dǎo)電狀態(tài)，所述輸入信號S包含用于將信息寫入設(shè)備A中的盤上的信息(同樣見圖1)。在所示情況中，因?yàn)橛奢斎胄盘朣所確定的終端3的電勢大致高于由來自參考電壓源VRF的電壓所確定的晶體管T7的基極電勢，因此線圈電流IL具有所示的電流方向。在目前的情況下，尾電流ITL全部流經(jīng)晶體管T6的發(fā)射極。線圈電流IL的電流強(qiáng)度等于通過晶體管T6集電極的電流(其大致等于通過發(fā)射極的電流)減去流經(jīng)電阻R15的電流。因?yàn)橥ㄟ^晶體管T9的電流更低于通過晶體管T8的電流，因此尾電流ITL大致等于通過電阻R12的電流IR12。
現(xiàn)在考慮這樣一種情況，即沒有提供設(shè)定參考信號SR的情況，換句話說，在該情況下線圈L的溫度低于最大可容許溫度。電壓V2僅取決于電壓值V1以及電阻值R13與R14的比。(假定晶體管T9的基極電流小到可以忽略)。電阻R12兩端的電壓等于電壓V2減去晶體管T8和T9的基極-發(fā)射極電壓之和。由于所述和基本上恒定(通常約為1.2V)，因此通過適當(dāng)?shù)倪x擇電阻R12至R14的電阻值可使電阻R12兩端的電壓準(zhǔn)確的下拉(lay down)。同時由此可使電流IR12以及相應(yīng)的尾電流ITL準(zhǔn)確的下拉。因此還可量出線圈電流IL的絕對值的大小。
在沒有檢測裝置DMNS的情況下會出現(xiàn)由于在上述情況中所量出的線圈電流IL值過高。因而，這將導(dǎo)致線圈溫度位于最大可容許溫度之上。然而這是可預(yù)防的，因?yàn)樗鰴z測裝置DMNS(見圖2)此時提供了單極信號UPS，其結(jié)果是在設(shè)定參考信號SR，在該實(shí)施例中為設(shè)定參考電流SR被提供給終端4。存在設(shè)定參考電流SR的結(jié)果是電壓V2降低了。這也降低了電阻R12兩端的電壓，并且最終使線圈電流IL自動降低到這樣一個值，處于所述值的線圈L的溫度等于最大可容許溫度。
HF線圈LHF的功能是提高差動放大器的尾部的AC阻抗。這提高了所謂的CMRR(Common Mode Rejection Ratio，共模抑制比)。使用HF線圈LHF的其他有益效果在于，可進(jìn)一步抑制在線圈電壓VL的極性轉(zhuǎn)換期間所出現(xiàn)的電壓峰值的任何殘余影響。
控制裝置CMNS中的雙極晶體管可以全部或部分地由場效應(yīng)管替換。替換所指出的導(dǎo)電型晶體管，可以使用具有相反導(dǎo)電類型的晶體管。如果合適，則同時調(diào)整電壓和/或電流的極性。
所述控制裝置可以以集成電路而實(shí)現(xiàn)，也可以借助于分散元件而實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種包括有控制裝置(CMNS)的電子電路，該控制裝置用于控制通過線圈(L)以產(chǎn)生磁場的電流(IL)，其特征在于所述控制裝置(CMNS)包括檢測裝置(DMNS)，該檢測裝置用于確定其是線圈(L)電阻(RL)值量度的參數(shù)，并且在操作狀態(tài)當(dāng)該參數(shù)超出一給定值時，線圈電流(IL)的最大絕對值被降低。
2.如權(quán)利要求1所述的電子電路，其特征在于所述控制裝置(CMNS)包括用于提供線圈電流(IL)的電流裝置(IMNS)，所述線圈電流恰好調(diào)制在最大正參考值與最大負(fù)參考值之間，而當(dāng)參數(shù)超出某個值時，正負(fù)參考值的絕對值被降低。
3.如權(quán)利要求2所述的電子電路，其特征在于，所述電流裝置(IMNS)包括設(shè)定參考值(SR)以對正負(fù)兩個參考值進(jìn)行設(shè)置。
4.如權(quán)利要求3所述的電子電路，其特征在于，檢測裝置(DMNS)包括轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置用于將線圈(L)兩端的線圈電壓(VL)轉(zhuǎn)換為用于對設(shè)定參考值(SR)進(jìn)行設(shè)置的單極信號值(UPS)。
5.如前述權(quán)利要求中任一個所述的電子電路，其特征在于，所述線圈(L)是薄膜線圈.
6.一種設(shè)備(A)，包括如前述權(quán)利要求中任一個所定義的電子電路。
7.一種磁-光盤記錄/重放設(shè)備(A)，包括如權(quán)利要求1、2、3、4或5中所定義的電子電路。
8.一種對通過線圈的電流進(jìn)行控制的方法，由此可確定其是線圈電阻值的量度的參數(shù)，并且由此當(dāng)所述參數(shù)超出某個值時減小線圈的最大絕對值。
全文摘要
一種電子電路包括裝置(CMNS)，該裝置(CMNS)用于控制通過線圈(L)以產(chǎn)生磁場的電流(I
文檔編號G11B5/02GK1666288SQ03815500
公開日2005年9月7日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者R·J·M·沃勒斯, W·J·A·格文, C·T·H·F·里伊登鮑姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司