專利名稱：盤驅(qū)動裝置及其校準方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種盤驅(qū)動裝置和一種用于其的校準方法，具體地說， 涉及用于音圈電機的速度控制的校準。
背景技術(shù)：
使用各種介質(zhì)如光盤、磁光盤及軟磁盤的盤驅(qū)動裝置在現(xiàn)有技術(shù)
中是已知的。具體地說，硬盤驅(qū)動器(HDD)已經(jīng)被廣泛地用作計算 機的存儲裝置，并且已經(jīng)是用于當(dāng)前計算機系統(tǒng)的不可缺少的盤驅(qū)動 裝置之一。并且，HDD由于其杰出特性已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)具有廣泛用途，如 在運動圖像記錄/再現(xiàn)設(shè)備、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、蜂窩電話、或數(shù)字照相機、 以及計算機中使用的可移除存儲器。
在HDD中使用的磁盤具有多條同心數(shù)據(jù)磁道。在各條數(shù)據(jù)磁道 上，記錄包含地址信息的多個伺服數(shù)據(jù)和包括用戶數(shù)據(jù)的多個數(shù)據(jù)扇 區(qū)。多個數(shù)據(jù)扇區(qū)被記錄在相應(yīng)伺服數(shù)據(jù)之間。由利用音圈電機(VCM) 樞轉(zhuǎn)的致動器支持的磁頭滑塊的磁頭元件部分通過根據(jù)伺服數(shù)據(jù)的地 址信息訪問希望的數(shù)據(jù)扇區(qū)，可從數(shù)據(jù)扇區(qū)讀取數(shù)據(jù)并且把數(shù)據(jù)寫入 數(shù)據(jù)扇區(qū)。
當(dāng)磁盤不轉(zhuǎn)動時，致動器和磁頭滑塊被收回到收回位置。作為用 來收回磁頭滑塊的方案，斜面加載/卸載方案和接觸啟動停止(CSS) 方案在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。在收回位置與在磁盤上方之間的運動期 間，HDD通過VCM的速度控制而控制致動器的樞轉(zhuǎn)。由于VCM速度 與反向電動勢(EMF)電壓成比例，所以測量VCM的反向EMF電壓 能夠?qū)崿F(xiàn)VCM的速度控制。明確地說，反向EMF電壓檢測電路檢測 VCM的反向EMF電壓?？刂破骺刂瞥商峁┙oVCM的VCM電流M，從而使得檢測的反向EMF電壓成為目標值。典型地，反向EMF電壓 檢測電路通過檢測由反向EMF電壓的線性函數(shù)表達的值而檢測反向 EMF電壓。當(dāng)VCM線圈的電阻按照溫度變化而變化時，在VCM電流與反向 EMF電壓之間的關(guān)系變化。因此，反向EMF電壓檢測電路通過改變電 路參數(shù)來補償VCM線圈的電阻變化。然而，由于離散值被應(yīng)用于電路 參數(shù)，所以VCM線圈的電阻變化有時不被完全補償。而且，由于反向 EMF電壓檢測電路的電路構(gòu)造而發(fā)生檢測錯誤。所以，反向EMF電壓 檢測電路的檢測值包含與供給到VCM的VCM電流成比例的偏移。下面，明確地解釋上文。圖9是表示反向EMF電壓檢測電路221 的電路構(gòu)造的例子的電路圖。反向EMF電壓檢測電路221包括運算放 大器OPl禾卩OP2、平衡電阻器R1、 R2、 R3a、 R3b、 R4a及R4b。電阻 器R3a和R3b具有相同的電阻R3 ，并且電阻器R4a和R4b具有相同的 電阻R4。電阻器R2是可變電阻器，并且其電阻R2是以上描述的電路 參數(shù)。此外，檢測電阻器Rs串聯(lián)連接到VCM線圈上。反向EMF電壓P滿足如下公式p=Vm-RmxIm。 (1)其中Vm、 Rm、及Im分別代表VCM線圈的電壓(VCM電壓)、 VCM線圈的電阻(VCM電阻)、及通過VCM線圈的電流(VCM電 流)。假定VCM電流Im是恒定的并且不變。反向EMF電壓檢測電路 221通過直接或間接地檢測Vm和Im可檢測P。運算放大器OPl和電阻器Rm、 Rs、 R1及R2全體構(gòu)成橋路，并 且電阻Rl和R2確定在放大器的第一級處的增益。明確地說，Rl/R2 是放大器第一級的增益。當(dāng)這個橋路平衡時，輸出等于VCM電壓Vm。 當(dāng)橋路平衡時，滿足如下公式R2/Rl=Rm/Rs。 (2)運算放大器0P2和電阻器R3a-R4b是用來輸出運算放大器0P1 的輸出作為反向EMF電壓(或反向EMF電壓乘以預(yù)定數(shù))的差動放 大器。電阻R3和R4確定放大器的輸出級的增益。明確地說，R3/R4 與放大器的輸出級的增益相對應(yīng)。運算放大器OP2的輸出Vout由如下 公式給出
R4/R3x (ImxRsxR2/Rl-Vm) +Vref。 (3)
這個運算放大器OP2的輸出Vout和VCM 15的反向EMF電壓具
有比例關(guān)系。
這里，為了建立公式(3)的關(guān)系，必要的是平衡橋路，就是說， 滿足公式(2)的關(guān)系。如果不滿足這種關(guān)系，則在運算放大器OP2的 輸出Vout和VCM 15的反向EMF電壓(3之間出現(xiàn)誤差，并且作為結(jié)果， 反向EMF電壓檢測電路221的輸出值(檢測值)不反映實際的反向EMF 電壓。VCM電阻Rm根據(jù)溫度而變化。因此，如果電阻器R2和R1的 電阻是不變的，則公式(2)由于溫度變化變得不滿足。因此，反向EMF 電壓檢測電路221校準電阻器R2的電阻R2以補償VCM電阻Rm的 變化。然而，由于電阻R2是數(shù)字值，所以有時不滿足公式(2)。而 且，出現(xiàn)在反向EMF電壓檢測電路中的硬件的運算誤差。
圖IO是曲線圖，示意地表示在反向EMF電壓檢測電路221的檢 測值的A/D轉(zhuǎn)換值A(chǔ)D與在VCM已經(jīng)停止的狀態(tài)下通過控制器的命令 供給到VCM的VCM電流值Im (數(shù)字值)之間的關(guān)系。由于VCM已 經(jīng)停止，所以檢測值A(chǔ)D通常應(yīng)該是0而與VCM電流Im的值無關(guān)。 然而，檢測值A(chǔ)D由于反向EMF電壓檢測電路221的上述檢測誤差而 根據(jù)VCM電流Im而變化。明確地說，檢測值A(chǔ)D由具有代表檢測值 AD的變化率的梯度a和當(dāng)VCM電流Im是0時的偏移v0的線性函數(shù) 來表示。因而，反向EMF電壓檢測電路221的檢測值包含根據(jù)VCM電流
可變化的誤差。因此，控制器進行檢測值的校正運算以補償誤差，從
而使用校正運算的結(jié)果來控制VCM。為了完成校正運算，要求控制器 得到梯度a的正確值。通過使用不正確a的校正過程進行速度控制可能 引起致動器振蕩。然而，如根據(jù)以上解釋理解的那樣，這個梯度a依據(jù) HDD的溫度和操作條件而變化。因此，控制器進行校準以得到梯度a 的更正確值，如在專利文件1中所公開的那樣。
專利文件1日本未審査專利申請公報No. 2005-174539

發(fā)明內(nèi)容
在磁頭滑塊從收回位置運動到磁盤上方之前或在磁頭滑塊從磁盤 上方運動到收回位置之前，完成梯度a的校準。通過在致動器已經(jīng)停止 的狀態(tài)中向VCM施加不同電流并且獲得此時的反向EMF電壓利用校 準來識別梯度a。例如，在正在將致動器推撞(push against)在內(nèi)周緣 側(cè)或外周緣側(cè)處的撞擊止動器的狀態(tài)下，將兩個不同的VCM電流值施 加到VCM 15上。由在各電流值與對其的檢測值之間的關(guān)系可識別梯 度a。
然而，如果將磁頭滑塊放置在磁盤上方，則當(dāng)致動器被推撞撞擊 止動器時發(fā)生很大的噪聲。或者，由于將致動器推撞撞擊止動器的過 程時間，認為性能退化發(fā)生。專利文件1公開了一種通過進行在兩個 停止位置即當(dāng)前位置與目標位置之間的致動器的搜索來執(zhí)行的校準。 這能夠進行校準而不使致動器推撞撞擊止動器。
然而，為了進行搜索，需要利用由磁頭滑塊讀取的伺服數(shù)據(jù)的伺 服控制。梯度a的校準是對于利用VCM反向EMF電壓的VCM控制的 校準，從而沒有伺服控制的校準是優(yōu)選的。除此之外，當(dāng)伺服控制不 穩(wěn)定時，由用于伺服控制的VCM電流造成的噪聲增大。因此，為了精 確校準，沒有伺服控制的校準是優(yōu)選的。在另一個方面，優(yōu)選的是，即使當(dāng)不能進行伺服控制時也使用反向EMF電壓執(zhí)行校準以精確地控<formula>formula see original document page 9</formula>本發(fā)明的一個方面是一種盤驅(qū)動裝置，該盤驅(qū)動裝置包括磁頭， 用來訪問用來存儲數(shù)據(jù)的盤；致動器，用來支持磁頭，并且由音圈電 機驅(qū)動；檢測電路，用來檢測音圈電機的反向EMF電壓；及控制器， 用來使用校正運算系數(shù)校正由檢測電路檢測的值、和使用校正后的值 來控制致動器的速度?？刂破骰谠谥聞悠饔梢羧﹄姍C驅(qū)動且獨立于 伺服控制進行樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下的音圈電機的多個不同VCM電流值、和與 各個VCM電流值相對應(yīng)的由檢測電路檢測的值，執(zhí)行校正運算系數(shù)的 校準。這能夠?qū)崿F(xiàn)校正運算系數(shù)的校準而不固定致動器。這里，在測 量VCM電流值和檢測電路的輸出時，優(yōu)選致動器樞轉(zhuǎn)從而振動。這改 進磁頭運動的安全性。在校正運算系數(shù)的校準中，優(yōu)選使VCM電流的變化波形的上升沿 和下降沿傾斜。這實現(xiàn)在致動器中的低噪聲。還優(yōu)選控制器基于在 不同VCM電流值之間的差和在與各VCM電流值相對應(yīng)的檢測電路的 輸出之間的差，來執(zhí)行校正運算系數(shù)的校準，并且在校準中使用在測 量VCM電流值之間的多個差和檢測電路的輸出之間的多個差來平均 校正系數(shù)。這減小噪聲的影響。在校準中，控制器基于在多個不同VCM電流值之間的差和在與多 個VCM電流值的每一個相對應(yīng)的檢測電路的檢測值之間的差，來計算 用來滿足致動器的運動方程的校正系數(shù)。而且，校正運算系數(shù)與檢測 電路的輸出偏移對于VCM電流值的梯度相對應(yīng)。此外，優(yōu)選的是控 制器在校準中，使用測量VCM電流值的多個差和在檢測電路的輸出之 間的多個差，來平均校正系數(shù)；并且VCM電流值的多個差的相應(yīng)倒數(shù) 之和是0。這導(dǎo)致更精確和更簡單形式的校正運算。本發(fā)明的另一個方面是一種盤驅(qū)動裝置，該盤驅(qū)動裝置包括磁頭，用來訪問用來存儲數(shù)據(jù)的盤；致動器，用來支持磁頭，并且由音 蹈出士n H(^;"h — 仏湖d出R夂 m血於、M1逸蹈出士n 6fi r^n t TV/fp1出IX - K器，用來使用校正運算系數(shù)校正由檢測電路檢測的值、和使用校正后 的值來控制致動器的速度?？刂破骰谠谥聞悠饔梢羧﹄姍C驅(qū)動和樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下的在音圈電機的多個不同VCM電流值之間的差、和在與多 個VCM電流值的每一個相對應(yīng)的檢測電路的檢測值之間的差，執(zhí)行校 正運算系數(shù)的校準。這獨立于伺服控制能夠?qū)崿F(xiàn)校正運算系數(shù)的校準 而不需要固定致動器。優(yōu)選的是，控制器在校準中，使用在測量VCM電流值之間的多個 差和在檢測電路的輸出之間的多個差，來平均校正系數(shù)。而且，校正 運算系數(shù)與滿足致動器的運動方程的檢測電路的輸出偏移對于VCM電流值的梯度相對應(yīng)，并且在VCM電流值之間的多個差的各倒數(shù)之和 是0。這導(dǎo)致更精確和更簡單形式的校正運算。本發(fā)明的又一個方面是一種用于在盤驅(qū)動裝置中的致動器的速度 控制的校準方法，該盤驅(qū)動裝置包括用來支持磁頭的致動器和用來驅(qū) 動致動器的音圈電機。這種方法相對于多個不同的VCM電流值驅(qū)動音 圈電機，檢測在致動器獨立于伺服控制正在樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下的在多個不 同VCM電流值處的相應(yīng)反向EMF電壓，及基于多個VCM電流值和 檢測的反向EMF電壓對于在速度控制中檢測的反向EMF電壓來校準 校正運算系數(shù)。這能夠?qū)崿F(xiàn)校正運算系數(shù)的校準而不固定致動器。本發(fā)明實現(xiàn)抑制VCM速度控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定性的效果。


圖1是示意性示出根據(jù)本實施例的HDD的機械完整結(jié)構(gòu)的平面圖。圖2是示意性示出根據(jù)本實施例的HDD的功能完整結(jié)構(gòu)的方塊圖。圖3是示意性示出根據(jù)本實施例的與VCM速度控制相關(guān)的功能結(jié)構(gòu)的方塊圖。圖4是示意性示出根據(jù)本實施例的校準時在VCM電流和反向 EMF電壓之間的關(guān)系的例子的圖。圖5是示意性示出根據(jù)本實施例的校準時在VCM電流和反向 EMF電壓之間的關(guān)系的例子的圖。圖6是示意性示出根據(jù)本實施例的在VCM電流和產(chǎn)生的聲壓水平之間的關(guān)系的例子的圖。圖7是示意性示出根據(jù)本實施例的VCM速度控制系統(tǒng)的方塊圖。圖8是示出根據(jù)本實施例的在攜載時的校準過程的流程圖。圖9是電路圖，示意表示根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的反向EMF電壓檢測電路的電路構(gòu)造。圖10是曲線圖，示意表示根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)在致動器16不樞轉(zhuǎn)的狀 態(tài)下在反向EMF電壓檢測電路的檢測值與施加到VCM上的電流之間 的關(guān)系。
具體實施方式
在下文中，描述本發(fā)明適用的優(yōu)選實施例。為了解釋清楚，如下 描述和附圖包含適當(dāng)?shù)氖÷院秃喕?。在所有附圖中，相同元件由相同 的附圖標記指示，并且為了解釋清楚起見，如果沒有必要，則省略對 于它們的重復(fù)性描述。下面，通過作為盤驅(qū)動裝置的例子的硬盤驅(qū)動 器(HDD)的例子，來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本實施例的特征是驅(qū)動致動器的VCM的速度反饋控制。HDD包 括用來檢測VCM的反向EMF電壓的檢測電路和控制器。控制器對于 檢測的反向EMF電壓進行校正運算處理，并且使用運算的結(jié)果執(zhí)行 VCM的速度反饋控制?？刂破髟趩覸CM速度控制之前校準校正運 算系數(shù)。本實施例的HDD在致動器正在樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下檢測在不同電流 值處的VCM的反向EMF電壓，并且使用檢測值來校準校正運算系數(shù)。 首先，概述HDD 1的完整構(gòu)造。圖1是表示根據(jù)本實施例的HDD 1的示意構(gòu)造的圖。圖1表示其中磁頭滑塊12正在磁盤11上方飛行的HDD1的狀態(tài)u在圖1中，作為用來存儲數(shù)據(jù)的盤的例子的磁盤11是用來用磁化磁性層記錄數(shù)據(jù)的非易失性盤。基座101容納HDD 1的每一個元件。 磁盤11由夾具141固定到主軸電機(SPM)(未表示)上。SPM以預(yù) 定角速度轉(zhuǎn)動磁盤11。磁頭滑塊12訪問磁盤11的記錄區(qū)。作為磁頭 的例子的磁頭滑塊12包括磁頭元件部分和將磁頭元件部分固定到其上 的滑塊。磁頭元件部分包含用來從磁盤11讀取數(shù)據(jù)的讀取元件、禾口/ 或用來把數(shù)據(jù)記錄到磁盤11上的寫元件。 一個磁盤11是足夠的，并 且記錄表面可形成在磁盤11的一個或兩個表面上。致動器16支持和移動磁頭滑塊12。致動器16由樞轉(zhuǎn)軸161樞轉(zhuǎn) 地支持，并且通過作為驅(qū)動機構(gòu)的音圈電機(VCM) 15的驅(qū)動力繞樞 轉(zhuǎn)軸161沿磁盤11的徑向方向樞轉(zhuǎn)以把磁頭滑塊12運動到希望位置。 VCM 15包括固定到致動器16上的音圈151。 VCM 15由音圈151和在 樞轉(zhuǎn)軸方向上夾持音圈151的兩個磁鐵(未表示)構(gòu)成。圖1的HDD 1是采用斜面加載/卸載方案的HDD，并且具有用來 從磁盤11的表面上方收回磁頭滑塊12的斜面17。斜面17被提供為靠 近磁盤11的外周緣端。磁頭滑塊12在磁盤11上方飛行。當(dāng)磁盤11 已經(jīng)停止時，或者為了功率節(jié)省，致動器16從磁盤11的表面卸載磁 頭滑塊12，并且把磁頭滑塊12收回到斜面17。在卸載時，致動器16向斜面17樞轉(zhuǎn)。接片162騎在斜面17的滑 動表面上，并且滑動以在斜面17的滑動表面上在遠離磁盤11的方向 (卸載方向)上運動。當(dāng)接片162到達在斜面17的停放表面上的停放 位置(收回位置)時，致動器16被鎖定。在非操作期間，致動器16 停放在斜面17上的停放位置上。在加載時，致動器16以相反方式運動。卸載和加載由VCM 15的速度反饋控制完成。這點在以后詳細地描述。木發(fā)明可以被應(yīng)用于采用接觸啟動停止(CSS)方案的HDD。在CSS型HDD的情況下，收 回位置(停放位置)位于磁盤ll的內(nèi)側(cè)區(qū)處。在本說明書中，把磁頭 滑塊運動到磁盤11上方稱作加載，把它運動到收回位置稱作卸載。HDD 1還具有用來限制致動器16的樞轉(zhuǎn)范圍的外撞擊止動器163 和內(nèi)撞擊止動器164。外撞擊止動器163限制致動器16在卸載方向上 的樞轉(zhuǎn)范圍，并且防止致動器16向外周緣方向脫離斜面17。內(nèi)撞擊止 動器164限制致動器16在加載方向上的樞轉(zhuǎn)范圍，并且防止致動器16 撞擊在內(nèi)周緣側(cè)處的夾具141?，F(xiàn)在參照圖2，概述HDD 1的控制的完整構(gòu)造。如圖2中所示， HDD 1包括固定在外殼10外面的電路板20。在電路板20上，提供諸 如讀取/寫入通道(RW通道)21、電機驅(qū)動器單元22、硬盤控制器(HDC) 和MPU的集成電路(下文稱作HDC/MPU) 23、 RAM 24、及ROM (未 表示)之類的IC?？梢栽谝粋€或多個IC中實現(xiàn)各個電路構(gòu)造。根據(jù)來自作為控制器的例子的HDC/MPU 23的控制數(shù)據(jù)，電機驅(qū) 動器單元22驅(qū)動SPM 14。電機驅(qū)動器單元22檢測用來控制VCM 15 的速度的VCM反向EMF電壓(VCM速度)。電機驅(qū)動器單元22按 照來自HDC/MPU 23的控制數(shù)據(jù)(稱作DACOUT)驅(qū)動VCM 15。臂 電子元件(AE) 13放大由磁頭滑塊12再現(xiàn)的再現(xiàn)信號，并且把它發(fā) 送到RW通道21。而且，它把來自RW通道21的記錄信號發(fā)送到選擇 的磁頭滑塊12。RW通道21借助于在AE 13與HDC/MPU 23之間的讀 取和寫入處理來進行預(yù)定信號處理。關(guān)于HDC/MPU 23 ， MPU按照在RAM 24中加載的微代碼操作。 HDD 1的啟動，從磁盤11或ROM加載用于控制和數(shù)據(jù)處理需要的數(shù) 據(jù)以及在MUP上工作的微代碼。HDC/MPU 23除涉及數(shù)據(jù)處理的必要處理之外完成HDD1的全部控制，如讀取/寫入處理控制、命令執(zhí)行的順序管理、利用伺服信號對磁頭12進行的定位控制(伺服控制)、接口控制、及缺陷管理。在加載/卸載過程中，HDC/MPU 23借助于速度反饋控制而控制 VCM 15。如圖3中所示，電機驅(qū)動器單元22包含用來檢測VCM 15 的反向EMF電壓的反向EMF電壓檢測電路221。反向EMF電壓檢測 電路221檢測來自VCM 15的電壓Vm的反向EMF電壓，并且輸出它。 明確地說，反向EMF電壓檢測電路221檢測和輸出由反向EMF電壓 的線性函數(shù)表達的值，以檢測和輸出反向EMF電壓。反向EMF電壓 檢測電路221可以具有與在圖9中表示的構(gòu)造相同的電路構(gòu)造。來自反向EMF電壓檢測電路221的輸出v由A/D轉(zhuǎn)換器(ADC) 222進行A/D轉(zhuǎn)換，并且將表示檢測的反向EMF電壓的數(shù)據(jù)AD傳送 到HDC/MPU 23，并且HDC/MPU 23得到VCM的反向EMF電壓。在 電機驅(qū)動器單元22與HDC/MPU 23之間的數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收通過把數(shù) 據(jù)存儲在電機驅(qū)動器單元22中的寄存器組中而進行。HDC/MPU 23從電機驅(qū)動器單元22得到當(dāng)前反向EMF電壓值 AD，使用該值和目標值，確定VCM電流值Im從而使得VCM速度變 得更接近目標值。HDC/MPU 23把代表確定的VCM電流值Im的數(shù)據(jù) DACOUT輸出到電機驅(qū)動器單元22。電機驅(qū)動器單元22的VCM驅(qū)動 器224根據(jù)來自HDC/MPU 23的控制數(shù)據(jù)DACOUT把VCM電流Im 供給到VCM 15。如參照圖9和10在相關(guān)技術(shù)中解釋的那樣，從電機驅(qū)動器單元22 得到的反向EMF電壓AD具有與VCM電流成比例的偏移。因此， HDC/MPU 23對于從電機驅(qū)動器單元22得到的反向EMF電壓值A(chǔ)D 進行校正運算，以由運算的結(jié)果和目標值來確定VCM電流值Im。在 這種校正運算中的系數(shù)根據(jù)溫度條件等而變化。因此，HDC/MPU 23在加載和/或卸載之前校準校正運算系數(shù)。下面，解釋在卸載之前的校 v逸 始7r;;錯安3^r6^1士nnr始、麻旦7;在力會昭ra in說；+66說存"1 pi o'l乂 _LL C升？J、 M M J》H I 'l入l p: ^C/H/t3 '》"T、 N 上"j pq W j /乂 " o根據(jù)本實施例的HDD l在致動器16正在樞轉(zhuǎn)的同時測量VCM的 反向EMF電壓，并且使用測量值來校準校正運算系數(shù)。在這種校準中 致動器16的樞轉(zhuǎn)不依賴于伺服控制，而是HDD 1把用于校準的預(yù)定 VCM電流供給到VCM 15。明確地說，HDD 1把不同的VCM電流供 給到VCM 15以使致動器16樞轉(zhuǎn)，得到與各個VCM電流相對應(yīng)的反 向EMF電壓，及由這些值確定校正運算系數(shù)。因為致動器16正在樞 轉(zhuǎn)，所以這種校準遵循致動器16的運動方程。致動器16的角運動滿足如下方程J (dco/dt) =Ktxi+Fb (4)其中J、 cd、 Kt、 i、及Fb分別代表慣性、角速度、轉(zhuǎn)矩常數(shù)、供給到VCM15的電流、由柔性電纜18的彈性力施加的偏置力、在盤與滑塊之間的空氣承載處產(chǎn)生的力等。建立如下公式，如由使用分別用COk和ik代表的在時間k時的角速度和電流的差分式子表達的那樣J (cok-cok-。 /At=Ktxik+Fb (5) 其中At代表從時間(k-l)至?xí)r間k的持續(xù)時間。這里，如果滿足則建立A(dk=At (Ktxik+Fb) /J(6)(7)另一方面，如參照附圖解釋的那樣，在來自反向EMF電壓檢測電 路221的輸出v中產(chǎn)生與VCM電流成比例的偏移。來自反向EMF電 壓檢測電路221的輸出v由如下公式表達<formula>formula see original document page 16</formula>(8)其中G2,RS,G1,RM,B,VO分別代表放大器的輸出級的增益，檢測電阻器的電阻、放大器第一級的增益(校正增益)、VCM線圈151 的電阻、反向EMF電壓、及反向EMF電壓檢測電路221本身的與在 圖lO中的vO相對應(yīng)的偏移。Rm和vo被認為在校準和卸載中是恒定的。因此，是A/D轉(zhuǎn)換器 222在時間k處將反向EMF電壓檢測電路221的輸出轉(zhuǎn)換成的值的值 ADk表達如下ADHG2"RsXG廠Rm)xik+卩!j+Vo]xGADc (9)其中Gadc代表ADC 222的增益?？紤]在時間k和時間(k-l)處的A/D轉(zhuǎn)換值之間的差A(yù)ADk，沒 有偏移vo的影響，并且建立如下公式AADHG2((RsxG廣RJxAik+A卩]JxGADc (10)這里，反向EMF電壓(3與轉(zhuǎn)矩常數(shù)Kt和角速度(D成比例，并且表 達為(3=Ktxco (11)把公式(11)代到公式(10)，得到如下公式 AADk:G2X肌xG廠Rm)xAik+KtX(At/J)x(Ktxik+Fb"xGADc (12)這里，當(dāng)由Gdac指示在把由DACOUT指示的電流值I轉(zhuǎn)換成實 際供給到VCM 15的電流i時的增益時，建立如下公式，其中，DACOUT 是從HDC/MPU 23到電機驅(qū)動器單元22的命令ik=GDAcxIk (13)把公式(13)代入到公式(12)，得到如下公式△ ADk=G2x G ADCx GDACx (Rsx G i -Rm) x Aik+G2x GADCx GDAcx (At/J) xKt2xIk+ G2xGADcxGDACx(At/J)xKtxFb其中，在公式(14)中的系數(shù)被表達為 a=G2xGADcxGDAcx(RsxGi-Rm)， G產(chǎn)G2xGADcxGoAcX(At/J)xKt2，及
<formula>formula see original document page 17</formula>(15)<formula>formula see original document page 17</formula>(16) <formula>formula see original document page 17</formula>(17)然后，公式(14)可表達為AADk=axAIk+GiXlk+GfxFb (18)這個cx是參照圖10解釋的梯度oc和要利用該校準確定的值。由公式 (18) ， a由如下公式(19)表達。a=AADk/AIk-GiXlk/AIk-GfxFb/AIk (19)如由公式(19)理解的那樣，HDC/MPU 23供給兩個或更多個不 同的VCM電流以驅(qū)動VCM 15。并且在VCM正在被驅(qū)動的同時，就 是說，在致動器16正在樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，HDC/MPU 23得到在各個VCM 電流處的A/D轉(zhuǎn)換后的反向EMF電壓檢測值以確定校正系數(shù)a。作為 最簡單方法之一，例如，在致動器16正在樞轉(zhuǎn)的同時，HDC/MPU 23 把VCM電流值提供到電機驅(qū)動器單元22，并且得到A/D轉(zhuǎn)換后的 反向EMF電壓檢測值A(chǔ)Dk.lQ然后，在致動器16正在樞轉(zhuǎn)的同時， HDC/MPU 23把VCM電流值Ik提供到電機驅(qū)動器單元22，并且得到 A/D轉(zhuǎn)換后的反向EMF電壓檢測值A(chǔ)Dk。在得到ADw與得到ADk之間的持續(xù)時間是At，并且在Ik與 之間的差是AIk。而且，Kt和J在設(shè)計階段已經(jīng)確定。此外，系數(shù)Gadc 和GDAc在設(shè)計階段已經(jīng)設(shè)置。因此，HDC/MPU 23可確定系數(shù)Gi和 Gf。典型地，已經(jīng)設(shè)置與磁頭位置相對應(yīng)的偏置力Fb作為要用于伺服 控制的值，并且HDC/MPU 23使用該值。否則，HDC/MPU 23可以通過驅(qū)動VCM 15來測量偏置力Fb。為了進行更精確的校準，優(yōu)選進行多次測量以計算它們的平均值。而且，已知的是，寄存的預(yù)置偏置力Fb對于在校準中的使用可能是不 精確的，并且隨HDD 1的操作時間的增加而變化。因此，優(yōu)選能夠進 行校準而不使用偏置力Fb。所以，不變振幅的VCM電流Ik進行振蕩，并且給出如下VCM電流<formula>formula see original document page 18</formula>奇數(shù)編號的電流值是Ieal，并且偶數(shù)編號的電流值是-Iw。偶數(shù)和 奇數(shù)編號的電流值的絕對值相同，并且它們的符號彼此相反。像這樣 取Ik能夠使oc由簡單公式表達。首先，因此，奇數(shù)和偶數(shù)編號的AIk分別表達如下 <formula>formula see original document page 18</formula>△Ik=-2Ical (k=2m)。 (22)然后，考慮a的平均值，它被用作由校準決定的校正運算系數(shù)。a 的平均值可由如下公式給出<formula>formula see original document page 18</formula>(23)其中5:是從1^1至N求和。在如下公式中的2相同。這里，當(dāng)N是偶數(shù)時，通過把1^設(shè)置在較小和適當(dāng)值處可認為Fb是不變的。因此，建立如下關(guān)系(24)就是說包括Fb的項成為O。而且，在第二項中包括的2(VAIk)滿足如下公式 S(Ik/AIk)={(IcaI/2Ical)+(-Ical/-2Ical)+(Ical/2Ical)+..+(Ical/2Ical)}=N/2 (25) 就是說，第二頂是與Ik無關(guān)的常數(shù)。由以上公式(23)至(25) ， ot的平均值ave(a)可由如下公式表達 ave(aH;i/N)x(l/2Ica!)xS(-l)"xAADk-G,x(l/N)x(N/2)(26)如以上描述的那樣，設(shè)置使得1/Alk之和是0的相應(yīng)Ik能夠不使用 Fb而進行校準。如果使用Fb沒有問題，則1/Alk之和不必是0。在這 種情況下，由多個測量值得到梯度a的平均值減小噪聲的影響以實現(xiàn)更 精確的校準。盡管以上系數(shù)Gi被假定是預(yù)定的，但HDD 1可通過測量來確定這 個系數(shù)。例如，在致動器16停放在斜面17上的狀態(tài)下，HDC/MPU23 得到與VCM的不同電流值相對應(yīng)的AD以確定a。 HDC/MPU 23使用 由公式(26)的關(guān)系確定的a可確定系數(shù)G。這點對于其它系數(shù)是相同 的。通過在致動器16已經(jīng)停止的狀態(tài)下進行校準來確定a，能夠確定 在致動器16正在樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下在校準中使用的系數(shù)。根據(jù)以上方法， 通過使用得到的測量值可進行校準，而無需由致動器16借助于伺服控 制進行搜索或跟蹤。這里，描述上述校準過程的特定例子。圖4表明在施加到VCM15 上的VCM電流值Im、對應(yīng)的檢測反向EMF電壓值v、及實際反向EMF 電壓va (VCM速度)之間的關(guān)系的例子。VCM電流值Im在15 mA與-15mA之間振動。時間間隔At是700微秒并且是不變的。測量次數(shù) N是八，并且滿足公式(24)。因此，HDC/MPU 23按照公式(26) 可不使用Fb而計算梯度a。在圖4的例子中，致動器16交替地重復(fù)正和負加速運動。盡管其 速度(VCM 15速度)變化，但致動器16—直都保持在一個方向上樞 轉(zhuǎn)。而且，由于偏置力Fb存在，所以檢測反向EMF電壓和實際反向 EMF電壓va的基線(偏移)以特定梯度增大。在每個計時處在檢測反 向EMF電壓值v與實際反向EMF電壓va之間的差是HDC/MPU 23應(yīng) 該校正的偏移。這里，對于ADC 222的取樣點，自VCM電流值已經(jīng)變化起的一 定時間段之后的計時相對于緊接著VCM電流值已經(jīng)變化之后的電流 值是優(yōu)選的。這是因為響應(yīng)VCM電流值的變化，在反向EMF電壓 檢測電路221的輸出中產(chǎn)生主要由VCM電感引起的瞬時響應(yīng)，從而使 得有時不能得到精確值。因此，優(yōu)選的是，在VCM電流值的變化計時 與下次變化計時之間的中點之后取樣。在以上例子中，優(yōu)選的是，在 VCM電流變化并且瞬時響應(yīng)結(jié)束之后取樣，例如，在從VCM電流的 變化過去350微秒之后取樣。如在圖4的例子中那樣，緊在VCM電流 變化之前取樣是更優(yōu)選的。在梯度a的校準中變化的VCM電流的絕對值可以與圖4的例子中 相同，或者是可變的。例如，在正與負值之間振動的VCM電流的絕對 值可以逐漸增大。在這樣一種情況下，優(yōu)選的是，VCM電流的差的倒 數(shù)之和是0，從而可以不實用Fb而校準a。 VCM電流的振動周期可以 不恒定而是變化的。在圖4的例子中，致動器16在校準期間保持在相同方向上樞轉(zhuǎn)。 然而，從可靠性的觀點來說優(yōu)選磁頭滑塊12的運動范圍在校準處較小。 因此，HDC/MPU 23可以供給VCM電流，以致于致動器16的樞轉(zhuǎn)方向可以變化，從而在磁盤的徑向方向上振動。在圖5中表示的VCM電流波形Im和反向EMF電壓va(VCM速 度)是在致動器16振動的情況下的例子。在圖5中，忽略偏置力的影 響。穩(wěn)定(constant) VCM電流的第一時間期間是其它時間期間的一半。 是在各個不變值處進行一次取樣，并且該取樣是像圖4那樣緊在電流 變化之前取得的。取樣周期是不變的。如果在圖5的例子中其中電流 不變的第一和最后時間期間與圖4的時間期間相同，則取樣周期成為 圖4的例子的兩倍，并且需要更長的校準時間。因此，根據(jù)各種HDD 的設(shè)計可以挑選任何類型的校準。因為VCM電流變化，上述校準可產(chǎn)生刺耳聲音。優(yōu)選為作為產(chǎn)品 的HDD減小這種聲音。然后，優(yōu)選在校準中調(diào)節(jié)VCM電流的波形。 圖6 (b)表示VCM電流的優(yōu)選波形的例子。在圖6 (a)中表示的連 續(xù)矩形波形中，在上升和下降沿處的波形變化較陡，并且它包括高頻， 從而使得致動器16的機械系統(tǒng)可能諧振而產(chǎn)生刺耳聲音。另一方面，如圖6 (b)中所示，在VCM電流波形的上升和下降 沿處具有較小梯度角的低噪聲波形可使致動器16的聲壓水平較小。在 圖6 (b)中的VCM電流波形中，在從波形的基礎(chǔ)(中心)至其頂部/ 底部的上升/下降的時間期間由Tl和T2表示。在彼此相鄰的兩個基礎(chǔ) 點之間的時間期間由T3表示(圖6 (b)的連續(xù)波形的l/2周期)。具 有不變電流值的時段由T4表示。當(dāng)具有不變電流值的時間期間T4很 短時，有關(guān)于由波形變化導(dǎo)致的噪聲的影響的擔(dān)心。因此，利用設(shè)計 適當(dāng)?shù)卦O(shè)置上升/下降時間期間Tl和T2。明確地說，這些值被降低， 從而使得頻率分量不包括機械系統(tǒng)的諧振點。作為優(yōu)選的例子，上升/ 下降時間期間Tl和T2被設(shè)置為不大于T3的1/10。這里，上升和下降 的波形與符號波(sign wave)相同。圖7是方塊圖，示意性表示根據(jù)本實施例的VCM速度控制系統(tǒng)。VCM驅(qū)動器224利用D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)226 D/A轉(zhuǎn)換來自HDC/MPU 23的控制數(shù)據(jù)DACOUT，并且VCM放大器227根據(jù)該轉(zhuǎn)換值把電流 供給到VCM 15。反向EMF電壓檢測電路221從VCM 15的電壓檢測 反向EMF電壓。反向EMF電壓檢測電路221輸出的值v被由A/D轉(zhuǎn) 換器(ADC) 222 A/D轉(zhuǎn)換，并且被傳送到HDC/MPU 23。得到VCM速度數(shù)據(jù)AD的HDC/MPU 23通過借助于函數(shù)231把 之前VCM電流值(DACOUT)乘以a計算otl的值。HDC/MPU 23從來 自反向EMF電壓檢測電路221的反向EMF電壓數(shù)據(jù)AD減去al，并且 進一步從其減去vO，作為對于檢測到的VCM速度的校正過程。由此， 確定更精確的當(dāng)前反向EMF電壓V_comp，作為校正運算的結(jié)果。PID濾波器232以V_comp接近目標值V一target的這樣一種方式， 由在V—comp與V—target之間的差V—err確定VCM電流值作為控制量， 并且輸出代表它的DACOUT。因而，在HDC/MPU 23中的校正運算過 程在加載/卸載時實現(xiàn)正確的VCM速度反饋控制。接著，參照圖8的流程圖描述根據(jù)本實施例的包括校正系數(shù)a的校 準步驟的卸載過程。首先，HDC/MPU 23為了搜索把磁頭滑塊12運動 到預(yù)定目標柱面(Sll)。為了縮短卸載過程時間，優(yōu)選的目標柱面是 在外周緣側(cè)處的柱面。例如，在a的校準時，目標柱面可以是在數(shù)據(jù)存 儲區(qū)中的最外柱面、或比最外柱面靠內(nèi)磁頭的運動距離的柱面。在磁頭滑塊12為了搜索已經(jīng)向外周緣側(cè)運動之后，HDC/MPU 23 基于在加載時和在當(dāng)前時刻的溫度之間的差調(diào)節(jié)在VCM速度檢測器 221處的放大增益(S12)。就是說，HDC/MPU 23調(diào)節(jié)在圖9中表示 的放大器的第一級處的電阻R2以減小梯度a。這里，VCM速度檢測器 221本身可以進行這種處理。然后，HDC/MPU 23啟動上述校準過程，并且校正梯度a的值以遵循當(dāng)前狀態(tài)(S13)。如果它在校準過程中檢測到對于致動器16的沖擊(在S14處為是)，則不能繼續(xù)校準。也為了安全性起見，HDC/MPU 23停止校準過程，并且無需速度控制就把致動器16卸載到斜面17 (S15)。如果梯度oc的校準結(jié)束而且在校準過程中沒有檢測到對于致動器 16的沖擊(在S14處為否)，則HDC/MPU 23把特定oc與基準值進行 比較(S16)。如果oc沒有超過基準值(在S16處為否)，則HDC/MPU 23通過使用新計算的oc進行反向EMF電壓(檢測的VCM速度)的校 正處理，從而驅(qū)動VCM 15以把磁頭滑塊12卸載到斜面17 (S17)。如果cc超過基準值(在S16處為是)，則HDC/MPU23確定oc的計 數(shù)次數(shù)(S18)。如果計算是第一次(在S18處為是)，則HDC/MPU23 在它已經(jīng)重新調(diào)節(jié)VCM速度檢測器221的放大增益(S19)之后重新 計算梯度oc (S13)。如果計算是第二次或更多次(在S18處為否)， 則HDC/MPU23把磁頭滑塊12卸載到斜面17而不控制速度(S15)。如在以上敘述的那樣，本發(fā)明通過優(yōu)選實施例描述，但不限于以 上實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可容易地修改、添加、 及轉(zhuǎn)換在以上實施例中的每個元件。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于除HDD之 外的其它類型的盤驅(qū)動裝置。而且，本發(fā)明可被用于具有CSS方案的 加載。本發(fā)明的校準對于上述實施例是特別優(yōu)選的，但本發(fā)明可應(yīng)用 于具有待設(shè)置的不同電路參數(shù)或校正系數(shù)的系統(tǒng)。附圖標記說明I 硬盤驅(qū)動器 10 外殼II 磁盤12 磁頭滑塊 15 音圈電機16 致動器17 斜面20 電路板21 讀取/寫入通道22 電機驅(qū)動器單元23 硬盤控制器/MPU 51 主機141 頂部夾具151 VCM線圈161 樞轉(zhuǎn)軸162 接片163 外撞擊止動器164 內(nèi)撞擊止動器221 反向EMF電壓檢測電路222 A/D轉(zhuǎn)換器 224 VCM驅(qū)動器
權(quán)利要求
1.一種盤驅(qū)動裝置，包括磁頭，用來訪問用于存儲數(shù)據(jù)的盤；致動器，用來支持所述磁頭，并且由音圈電機驅(qū)動；檢測電路，用來檢測所述音圈電機的反向EMF電壓；及控制器，用來使用校正運算系數(shù)校正利用所述檢測電路檢測的值，使用所述校正后的值來控制所述致動器的速度，及基于在其中所述致動器由所述音圈電機驅(qū)動并且獨立于伺服控制進行樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下所述音圈電機的多個不同VCM電流值、和與所述各個VCM電流值相對應(yīng)的利用所述檢測電路的所述檢測的值，來執(zhí)行所述校正運算系數(shù)的校準。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的盤驅(qū)動裝置，其中，在所述運算系數(shù)的 校準中，使所述VCM電流的變化波形的上升沿和下降沿傾斜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的盤驅(qū)動裝置，其中，所述控制器基于在 不同VCM電流值之間的差和在與所述各個VCM電流值相對應(yīng)的所述 檢測電路的輸出之間的差來執(zhí)行所述校正運算系數(shù)的校準，并且在所 述校準中，使用在所述測量的VCM電流值之間的多個差和所述檢測電 路的輸出之間的多個差而平均所述校正系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的盤驅(qū)動裝置，其中，在所述校正中，所 述控制器基于在所述多個不同VCM電流值之間的差和在與所述多個 不同VCM電流值的每一個相對應(yīng)的所述檢測電路的檢測值之間的差， 計算用來滿足所述致動器的運動方程的所述校正系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的盤驅(qū)動裝置，其中，所述校正運算系數(shù) 與所述檢測電路的輸出偏移對于VCM電流值的梯度相對應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的盤驅(qū)動裝置，其中，在所述校準中，所述控制器使用所述測量VCM電流值的所述多個差和在所述檢測電路的輸出之間的多個差來平均所述校正系數(shù)，并且所述VCM電流值的多個差的相應(yīng)倒數(shù)之和是O。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的盤驅(qū)動裝置，其中，所述致動器樞轉(zhuǎn)， 從而在測量所述VCM電流值和所述檢測電路的所述輸出時振動。
8. —種盤驅(qū)動裝置，包括磁頭，用來訪問用于存儲數(shù)據(jù)的盤；致動器，用來支持磁頭，并且由音圈電機驅(qū)動；檢測電路，用來檢測所述音圈電機的反向EMF電壓；及控制器，用來使用校正運算系數(shù)校正由所述檢測電路檢測的值， 使用所述校正后的值來控制所述致動器的速度，及基于在所述致動器 由所述音圈電機驅(qū)動并且樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下在所述音圈電機的多個不同VCM電流值之間的差、和在與所述多個VCM電流值的每一個相對應(yīng) 的所述檢測電路的所述檢測值之間的差，執(zhí)行所述校正運算系數(shù)的校 準。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動裝置，其中，在所述校準中，所 述控制器使用在所述測量VCM電流值之間的多個差和在所述檢測電 路的輸出之間的多個差，來平均所述校正系數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動裝置，其中 所述校正運算系數(shù)與滿足所述致動器的運動方程的所述檢測電路的輸出偏移對于VCM電流值的梯度相對應(yīng)，并且在所述VCM電流值之間的多個差的相應(yīng)倒數(shù)之和是O。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤驅(qū)動裝置，其中，所述致動器樞轉(zhuǎn)， 從而在測量所述VCM電流值和所述檢測電路的輸出時振動。
12. —種用于在盤驅(qū)動裝置中的致動器的速度控制的校準方法， 該盤驅(qū)動裝置包括用來支持磁頭的致動器和用來驅(qū)動所述致動器的音 圈電機，該校準方法包括相對于多個不同的VCM電流值驅(qū)動所述音圈電機； 檢測在所述致動器獨立于伺服控制正在樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下在所述多個 不同VCM電流值處的相應(yīng)反向EMF電壓；基于所述多個VCM電流值和所述檢測的反向EMF電壓，對于在 所述速度控制中檢測的所述反向EMF電壓校準校正運算系數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在用于驅(qū)動所述音圈電 機的所述VCM電流的波形中使上升沿和下降沿傾斜。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述校準基于在不同VCM電流值之間的差和在與所述各個VCM 電流值相對應(yīng)的所述檢測電路的輸出之間的差來校準所述校正運算系 數(shù)，并且通過使用所述測量VCM電流值的多個差和所述檢測電路的所述 輸出的多個差，來平均所述校正系數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述校正運算系數(shù)與滿足所述致動器的運動方程的所述檢測電路 的輸出偏移對于VCM電流值的梯度相對應(yīng)，并且在所述VCM電流值之間的所述多個差的相應(yīng)倒數(shù)之和是O。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述致動器樞轉(zhuǎn)，從而 在測量所述VCM電流值和所述檢測電路的輸出時振動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種盤驅(qū)動裝置及其校準方法，用于防止VCM速度控制的失穩(wěn)。根據(jù)本實施例的一個方面，HDC/MPU 23在卸載之前校準檢測反向EMF電壓的校正運算系數(shù)。在致動器16正在樞轉(zhuǎn)的狀態(tài)下完成校準。HDC/MPU 23使用施加到VCM 15上的VCM電流和反向EMF電壓檢測電路221的檢測值，根據(jù)致動器16的運動方程校準校正系數(shù)。
文檔編號G11B21/21GK101231868SQ20071018638
公開日2008年7月30日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月15日
發(fā)明者和佐信彥, 坂元晉哉, 富永英文, 藏本健一, 野尻沙綾香 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司