專利名稱：磁頭卸載的改良方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁盤驅(qū)動器的磁頭卸載的改良方法及系統(tǒng)，在突發(fā)的磁頭卸載過程中，其馬達控制系統(tǒng)通過對致動器的控制，進而控制磁頭的速率。
技術(shù)背景應(yīng)用于便攜式或由電池供電的設(shè)備的磁盤驅(qū)動器，對于其電源供應(yīng)系統(tǒng)的變化，如電源供應(yīng)的突然消失或電源故障等，總會受到一定影響。當這種情況發(fā)生時，磁頭將撞擊到磁盤上，從而導(dǎo)致讀寫磁頭和磁盤均遭受破壞。為此，業(yè)界引入了動態(tài)磁頭卸載技術(shù)。如果磁頭應(yīng)用了該技術(shù)，將成功的進行卸載操作，而避免上述破壞性的撞擊。美國專利第4933785號“應(yīng)用了動態(tài)磁頭裝載/卸載技術(shù)的磁盤驅(qū)動裝置”中，就提出了這樣的一種磁頭卸載方法，其應(yīng)用了一種由旋轉(zhuǎn)馬達及磁盤組件所提供的旋轉(zhuǎn)力作用。
圖1為一通常的磁頭卸載系統(tǒng)100的簡單方框圖。磁盤通過CPU界面180被CPU控制。一般操作下，致動器電源160向致動器120供電，同時，旋轉(zhuǎn)馬達電源170驅(qū)動旋轉(zhuǎn)馬達110。開關(guān)130a和130b防止任何來自旋轉(zhuǎn)馬達110的電能送至致動器120。在電源發(fā)生故障時，開關(guān)130a和130b通過致動器120連接旋轉(zhuǎn)馬達110，以使旋轉(zhuǎn)馬達110可以作為一直流發(fā)電機運作，由其產(chǎn)生的反電動勢(BEMF)將通過整流器150及開關(guān)130a和130b直接驅(qū)動致動器120。運作時，裝設(shè)在致動磁臂上的磁頭將向卸載凸輪移動，并進入一停放狀態(tài)。當電源發(fā)生故障時，輔助電源140將向控制卸載組件的邏輯裝置供電。
上述通常的磁頭卸載系統(tǒng)所解決的主要問題，是在設(shè)計該磁頭卸載系統(tǒng)時，需要考慮在兩種相互沖突的條件下尋找一折中的方法。如果磁頭定位于靠近磁盤外直徑，致動器在抵達卸載凸輪前僅需移動一較短距離。因而，為確使磁頭能以足夠的速率爬升卸載凸輪，一較大的電流將通向致動器，并引發(fā)一急速的加速過程以獲得較大加速度。相反，如果磁頭定位于靠近磁盤內(nèi)直徑，致動器在抵達卸載凸輪前需移動一較遠距離，并產(chǎn)生一很大的速率，當致動器以該速率沖擊到外部的停放位時，將對磁頭產(chǎn)生破壞。典型的解決方法是，在致動器馬達中設(shè)置一電阻，以降低加速度及致動器速度。不過，需要注意的是，當磁頭定位于靠近磁盤外直徑時，該電阻或可妨礙加速度的快速激活。
圖2為磁頭的時速圖一，為電源發(fā)生故障時，磁頭定位于靠近磁盤外直徑處。如前所述，這種情況下，致動器在抵達卸載凸輪前僅需移動一較短距離，在這樣短的距離中，致動器組件并未有足夠的時間加速至一足夠的速度，以克服在爬升卸載凸輪時遇到的摩擦力。而且，圖2也顯示了電流與時間的曲線圖。時間點P表示電源發(fā)生故障，時間點U表示磁頭與卸載凸輪接觸瞬間，時間點S表示磁頭接觸外部停放位的瞬間，從開始到時間點U，磁頭一直加速到約每秒22.64英寸的速率。
如果以不足的速率爬升卸載凸輪上的斜坡，磁頭的速度將會很慢并導(dǎo)致不完全的卸載操作，此時的速率將會降低到每秒6.24英寸。在這段時間內(nèi)磁頭并未達到所謂的“飛翔”狀態(tài)，因為部分懸浮力被分解抵消。此時如果磁頭與斜坡表面僅保持0.5ms的距離，磁頭將會碰撞磁盤表面并造成破壞。一旦磁頭越過了斜坡，磁頭將加速并抵達凸輪的凹谷部，最后在時間點S到達與外部停放點相對的停放點。由于較高的速度可以確保磁頭不會受到破壞，故當磁頭定位于靠近外直徑時，就需要向致動器施加一較大的驅(qū)動力。
當磁頭定位于靠近磁盤內(nèi)直徑時，致動器磁臂距卸載凸輪有較遠距離。因此，在抵達卸載凸輪前，致動器磁臂將加速至較高速度。如圖3所示，在磁頭抵達卸載凸輪之前的時間點U，其速度約56英寸/秒。雖然凸輪的斜坡會使磁頭的速度稍微降低，但仍高于碰撞外部停放位時的速率47.4，在這種速度下，磁頭會因沖力作用而以27.45英寸/秒的速率由外部停放位反彈，直至因電流作用而強制停放。所以，象這樣一個快速的速度變化對磁頭有著致命的傷害。
為降低致動器磁臂的速度，如圖4所示，致動器組件的電壓將會以下述方法減少在致動器120中設(shè)置一電阻190以減少致動器電壓和速度?？墒?，在磁頭定位于靠近磁盤外直徑處，這樣將使不穩(wěn)定的速度問題加重，因而，為最優(yōu)化卸載裝置需要一與前不同的運作方式，該運作方式是依據(jù)磁頭是否靠近內(nèi)外磁盤直徑而做出判斷的。
圖5為一更詳細的包括卸載裝置的磁盤電路500。該電路通過串行接口580被CPU控制。一般操作下，致動器520的正極接收來自激勵放大器530的電能，其負極連接感應(yīng)電阻540的第一末端，第二末端則連接激勵放大器530。
用于為旋轉(zhuǎn)馬達放大器506提供偏移電壓的充電器502，可提供輔助電源504，用于當電源發(fā)生故障時，僅向磁頭卸載電路提供電能，其目的在于尋求一較長的時間間隔如60mS。如圖5所示，一適當?shù)妮o助電源由三個電容504a、504b和504c并排構(gòu)成于充電器502及接地之間。
三相旋轉(zhuǎn)馬達509由感應(yīng)器508a、508b、508c和電阻510a、510b、510c構(gòu)成，并通過整流器150及場效應(yīng)管560與致動器連接。
整流器150為一個三相整流器，包括二級管514a、514b、514c，其陽極接地而陰極分別連接電源相位a、b、c。整流器150還包括二級管516a、516b、516c，其陽極分別連接電源相位a、b、c，而陰極則共同連接場效應(yīng)管560的漏極端D，位于整流器150與場效應(yīng)管560之間的連線515通過電容505接地并進行穩(wěn)壓。
場效應(yīng)管560的S端連接致動器520的正極，在電源發(fā)生故障時，其作為開關(guān)由三相旋轉(zhuǎn)馬達509向致動器520供電，同時，其門電路G連接場效應(yīng)管546的漏極端D。場效應(yīng)管546的S端接地，其門電路G連接“電源開/重置”連線570。該連線570上的電壓由電壓監(jiān)測器528控制。一般操作下，連線570上的電壓被電壓監(jiān)測器528提升；因此，場效應(yīng)管546管理并降低場效應(yīng)管560和542的門電路G的電壓，以防止任何電能由三相旋轉(zhuǎn)馬達509傳向致動器520。但是，電源一旦發(fā)生故障，連線570的電壓降低，其將關(guān)閉場效應(yīng)管546，并允許場效應(yīng)管560的門電路G的電壓由輔助電源504通過電阻544而提升。
場效應(yīng)管542為致動器520提供地線，其門電路G連接場效應(yīng)管546的漏極端D，S端接地，漏極端D通過電阻590連接致動器520的負極。電阻544連接輔助電源504以提升場效應(yīng)管542和546的門電路電壓。場效應(yīng)管546的S端接地且門電路G連接連線570，并通過降低效應(yīng)管542和546的門電路電壓，以避免場效應(yīng)管542向致動器520提供地線，及避免場效應(yīng)管560由三相旋轉(zhuǎn)馬達509向致動器520提供電能。
綜上所述，就需要這樣一種方法或一個電路，當電源發(fā)生故障時，執(zhí)行動態(tài)磁頭卸載，而不必顧及磁頭的定位點。而且，這種方法或電路必須滿足以下需要當磁頭定位于靠近磁盤的外直徑時提供相對較大的卸載動力，反之，當磁頭定位于靠近磁盤的內(nèi)直徑時提供相對較小的卸載動力。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在于提供一種磁頭卸載的改良方法及系統(tǒng)，其可在卸載磁頭時，如果電源發(fā)生故障，將限定致動器的最大和最小速度。一反電動勢控制電路通過比對標準的致動器速率來監(jiān)測當前的致動器速率，并應(yīng)用一感應(yīng)電阻去消除致動器中的阻抗。如果該速度超出安全范圍，該反電動勢控制電路將降低致動器電流以避免產(chǎn)生更大的加速度，反之亦然。
下面參照附圖，結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖1是一先前技術(shù)磁頭卸載系統(tǒng)的簡單方框圖。
圖2是該先前技術(shù)磁頭卸載系統(tǒng)的速率時間與電流時間曲線圖一。
圖3是該先前技術(shù)磁頭卸載系統(tǒng)的速率時間與電流時間曲線圖二。
圖4是另一先前技術(shù)磁頭卸載系統(tǒng)的簡單方框圖。
圖5是該先前技術(shù)磁頭卸載系統(tǒng)的電路圖。
圖6是本發(fā)明磁頭卸載系統(tǒng)的簡單方框圖。
圖7是本發(fā)明磁頭卸載系統(tǒng)的速率時間與電流時間曲線圖一。
圖8是本發(fā)明磁頭卸載系統(tǒng)的速率時間與電流時間曲線圖二。
圖9是本發(fā)明磁頭卸載系統(tǒng)的電路圖。
圖10是本發(fā)明磁頭卸載系統(tǒng)另一實施例的電路圖。
具體實施方式為了解決先前相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明揭露了一種磁頭卸載系統(tǒng)，其利用了一致動器反電動勢控制電路。該電路通過調(diào)節(jié)致動器電流，以控制讀寫磁頭的速度，而且，當電源發(fā)生故障，磁頭定位于靠近磁盤的內(nèi)直徑時，避免磁頭因加速而超過安全標準速度，或磁頭定位于靠近磁盤的外直徑時，提升讀寫磁頭的速率以避免磁頭撞擊卸載凸輪。
請參閱圖6，磁盤裝置通過CPU界面180被CPU控制。放大器660調(diào)節(jié)由整流器流向致動器120的電流。致動器反電動勢控制電路620通過測量應(yīng)用了感應(yīng)電阻640的磁頭的速率，調(diào)節(jié)產(chǎn)生自致動器120的電流，并監(jiān)測通過致動器120的電壓。此外，放大器660還可以和致動器反電動勢控制電路整合在一起。致動器120的反電動勢與磁頭的速率成正比。致動器反電動勢控制電路620的輸出控制端622連接放大器660的輸入控制端662，以使致動器反電動勢控制電路620可控制放大器660，當磁頭移動太快，前者可使后者通過降低電流而調(diào)節(jié)致動器，或反之，當磁頭移動太慢，而增加電流。
因為致動器電流是可選擇性的應(yīng)用，所以本發(fā)明的磁頭卸載系統(tǒng)是應(yīng)用了一較先前技術(shù)中高的電流，而未采用將磁頭加速至一危險性的速度。這樣的話，可以避免磁頭在斜坡上速度較慢而導(dǎo)致危險。
請參閱圖7，致動器電流將比圖2先前技術(shù)中的電流大30～40％。當磁頭速度大于約21英寸/秒，致動器電流將降低至0以防止加速度過大。在磁頭抵達卸載凸輪時的時間點U，其速率降至18.9英寸/秒之后，致動器電流重新增長以防止磁頭過慢而產(chǎn)生較低的速度。磁頭在撞擊外部停放位時的時間點S，雖受到較小的反彈，但也可使磁頭相對外部停放位停下并繼續(xù)強制保持。
請參閱圖8，當磁頭速率大于24英寸/秒，致動器電流降低至0以防止加速度過大。在磁頭抵達卸載凸輪時的時間點U，其速率降至15英寸/秒之后，致動器電流重新增長以防止磁頭過慢而產(chǎn)生較低的速度。磁頭在撞擊外部停放位時的時間點S，雖受到較小的反彈，但也可使磁頭相對外部停放位停下并繼續(xù)強制保持。
請參閱圖9，磁盤電路900通過串口980被CPU控制，一般操作下，致動器920的正極接收來自激勵放大器930的電能，而其負極連接感應(yīng)電阻640的第一末端，同時，感應(yīng)電阻640的第二末端連接激勵放大器930。
充電器902可提供輔助電源904，僅用于當電源發(fā)生故障時，向磁頭卸載電路提供電能，其目的在于尋求一較長的時間間隔如60mS，以完成磁頭回收動作。如圖9所示，一適當?shù)妮o助電源由三個電容904a、904b和904c并排構(gòu)成于充電器902及接地之間。
三相旋轉(zhuǎn)馬達909由感應(yīng)器908a、908b、908c和電阻910a、910b、910c構(gòu)成，其連接旋轉(zhuǎn)馬達放大器906，該放大器可提供三相電源a、b、c。該三相旋轉(zhuǎn)馬達909還通過整流器150及場效應(yīng)管960與致動器連接。
整流器150為一三相整流器，包括二級管914a、914b、914c，其陽極接地而陰極分別連接電源相位a、b、c。整流器150還包括二級管916a、916b、916c，其陽極分別連接電源相位a、b、c，而陰極則共同連接場效應(yīng)管960的漏極端D，位于整流器150與場效應(yīng)管960之間的連線915通過電容905接地并進行穩(wěn)壓。
場效應(yīng)管960的S端連接致動器920的正極，在電源發(fā)生故障時，其作為一放大器調(diào)節(jié)流向致動器920的電流，同時，其門電路G通過電阻924連接運算放大器923，還連接場效應(yīng)管926的漏極端D。此外，場效應(yīng)管926可以和運算放大器923整合在一起。場效應(yīng)管926的S端接地，其門電路G連接“電源開/重置”連線970。該連線970的電壓由電壓監(jiān)測器928控制。一般操作下，連線970的電壓被電壓監(jiān)測器928提升；因此，場效應(yīng)管926管理并降低場效應(yīng)管960的門電路G的電壓，以避免任何電能由三相旋轉(zhuǎn)馬達909傳向致動器920。但是，電源一旦發(fā)生故障，連線970的電壓降低，其將關(guān)閉場效應(yīng)管926，并允許場效應(yīng)管960的門電路G由運算放大器923的輸出信號獨立控制。
在電源發(fā)生故障時，場效應(yīng)管942為致動器920提供地線，其門電路G連接電阻944及場效應(yīng)管946的漏極端D，S端接地，漏極端D連接感應(yīng)電阻640的第二末端。電阻944連接輔助電源904以提升場效應(yīng)管942的門電路電壓。場效應(yīng)管946的S端接地且門電路G連接連線970，并通過降低場效應(yīng)管942的門電路G的電壓，以避免場效應(yīng)管942向致動器920提供地線。
如前所述，在電源發(fā)生故障期間，運算放大器923控制場效應(yīng)管960的門電路G，以向致動器920提供電能，且該電能來自輔助電源904。運算放大器923的第一輸入端通過電阻951接地，通過電阻952連接致動器920的正極，通過電阻953和感應(yīng)電阻640連接致動器920的負極。而且，該感應(yīng)電阻640的第一末端連接致動器920的負極，而第二末端則連接電阻953的第一末端，而后，電阻953的第二末端則連接運算放大器923的第一輸入端。運算放大器923的第二輸入端則通過電阻956連接一參考電壓節(jié)點962，同時，通過電阻954和955的并聯(lián)后再連接至致動器920的負極。節(jié)點962的電壓由位于節(jié)點962與輔助電源904之間的電阻964，與節(jié)點962連接的齊納二級管965的陰極和接地的二級管965的陽極三者產(chǎn)生。該齊納二級管965向反電動勢控制電路620提供2.5V參考電壓。
致動器920為一磁性馬達，其產(chǎn)生的突發(fā)電壓與所謂的反電動勢信號成正比。但是，實際中的致動器既包括感抗也包括阻抗，如圖9中所描述的感應(yīng)器921與電阻922。由于致動器具有阻抗，對應(yīng)用中的反電動勢的直接測量并不實際，因為致動器920的阻抗分擔微量電壓。
為克服該缺點，本發(fā)明應(yīng)用感應(yīng)電阻640仿真實際阻抗。致動器920的反電動勢和實際阻抗的IR分量通過電阻952、955由運算放大器923進行測量，其中，電阻952連接致動器920正極與運算放大器923轉(zhuǎn)換端之間，電阻955連接致動器920負極與運算放大器923的未轉(zhuǎn)換端之間。電阻955的阻值與電阻952相當。穿過感應(yīng)電阻640的電壓分量被電阻953、954以其實際阻抗按比例分擔，該電壓分量是由運算放大器923減去所得，電阻953的阻值與電阻954相當，其可選擇性的等同于感應(yīng)電阻640與電阻955的乘積除以實際阻抗。
運算放大器923的操作速率開關(guān)點通過電阻951，956由二級管965與電阻964設(shè)置。運算放大器923向場效應(yīng)管960發(fā)送一信號，以控制電流通過致動器，并維持一不變的反電動勢信號，而后導(dǎo)致產(chǎn)生一不變的致動器速度。
當磁頭速率提升反電動勢也提升。如果反電動勢提升超過安全標準，運算放大器923將降低場效應(yīng)管960門電路G的電壓，在這樣一個較低的電壓下，由場效應(yīng)管960流向致動器920的電流將會減少或消除。因為流過致動器的電流會驅(qū)動磁頭，故減少或消除的電流將防止磁頭加速度過大。
當磁頭速率減少反電動勢也減少。如果反電動勢減少低于安全標準，運算放大器923將提升場效應(yīng)管960門電路G的電壓。在這樣一個較高的電壓下，場效應(yīng)管960的電流會提升，而使流過致動器的電流增加，以使磁頭加速至安全程度。
電阻951的阻值與電阻956相當，當致動器達到一期望的安全速率時，該電阻951可使運算放大器923的非轉(zhuǎn)換端等同運算放大器923的轉(zhuǎn)換端電壓。電阻956的阻值約等于電阻955的阻值乘以齊納二級管965的電壓分量并除以期望的反電動勢電壓。在圖9中，致動器速度達到20英寸/秒將使反電動勢的電壓為0.44V。
本發(fā)明可由不同的集成電路來實現(xiàn)。Allegro 8920可提供6個二級管組成整流器150；Allegro 8902可用于充電器902、旋轉(zhuǎn)馬達放大器906和串口980；Allegro 8932可用于電壓監(jiān)測928和激勵放大器930。
同樣，還有其它類似部分也可應(yīng)用。如與Allegro 8902非常相似的PhilipsTDA5341，Silicon Systems 32M595和Hitachi HA13501S。與8932相似的Cherry半導(dǎo)體CS-7102和Silicon Systems 32H6510。
請參閱圖10，整流器150是一同步整流器1012。該實施例通過消除整流二級管的電壓分量，而提高了直流恢復(fù)性能，且其可將Allegro 8980用于同步整流器1012，充電器902，旋轉(zhuǎn)馬達放大器906，串口980，電壓監(jiān)測器928和激勵放大器930。一感應(yīng)器1020連接充電器以提供穩(wěn)定性。SGSThompson L6260也可替代Allegro8980。
上述各個不連續(xù)組件的值均可變化，下表中給出了一系列值及其所產(chǎn)生的后果。
本發(fā)明所揭示的方法或系統(tǒng)消除了先前技術(shù)中存在的缺點。應(yīng)用感性組件控制激勵電流，并在卸載磁頭時提供一不變的速率，而不必考慮磁頭的初始位置。
權(quán)利要求
1.一種可控制磁頭速度的磁頭卸載系統(tǒng)，包括一具有第一端及第二端的致動器；一具有第一末端及第二末端的感應(yīng)電阻，其第一末端連接所述致動器的第二端；一連接至電力來源及所述致動器第一端的放大器；一致動器反電動勢控制電路，其連接了所述放大器、所述致動器的第一端和第二端、所述感應(yīng)電阻的第二末端及一電壓節(jié)點。在所述節(jié)點上，所述致動器反電動勢控制電路應(yīng)用所述節(jié)點上的參考電壓，所述致動器的反電動勢和一電壓分量通過所述感應(yīng)電阻以控制所述放大器并調(diào)節(jié)激勵電流；所述致動器反電動勢控制電路還包括一具有輸出端、一第一輸入端、一第二輸入端的運算放大器；所述第一輸入端、第二輸入端包括一轉(zhuǎn)換端，其通過一第一電阻接地，通過一第二電阻連接所述致動器的第一端，通過一第三電阻連接所述感應(yīng)電阻的第二末端；所述運算放大器的第二輸入端通過一第四電阻連接所述電壓節(jié)點并通過一第五電阻和第六電阻的并聯(lián)而連接所述致動器的第二端；所述運算放大器的輸出端通過一第七電阻連接所述放大器。
2.如權(quán)利要求1所述的磁頭卸載系統(tǒng)，其特征在于所述放大器包括一電子晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的磁頭卸載系統(tǒng)，其特征在于所述電力來源是一磁盤驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)馬達。
4.如權(quán)利要求3所述的磁頭卸載系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括一充電器及輔助電源供應(yīng)；所述輔助電源供應(yīng)可在電源發(fā)生故障時，向所述致動器反電動勢控制電路提供電能。
5.一種可控制磁頭速度的磁頭卸載改良方法，所述方法包括以下步驟測量具有第一端及第二端的致動器的反電動勢；由于所述致動器的固有阻抗而產(chǎn)生一近似的電壓分量；控制所述致動器產(chǎn)生的激勵電流，其包括運算放大器產(chǎn)生一控制信號至一放大器并以所述放大器調(diào)節(jié)激勵電流；所述運算放大器具有一輸出端、一第一輸入端、一第二輸入端；所述第一輸入端、第二輸入端包括一轉(zhuǎn)換端，其通過一第一電阻接地，通過一第二電阻連接所述致動器的第一端，通過一第三電阻連接所述感應(yīng)電阻的第二末端；所述運算放大器的第二輸入端通過一第四電阻連接所述電壓節(jié)點并通過一第五電阻和第六電阻的并聯(lián)而連接所述致動器的第二端；所述運算放大器的輸出端通過一第七電阻連接所述放大器。
6.如權(quán)利要求1所述的磁頭卸載改良方法，其特征在于在第一步驟之前還包括以下步驟驅(qū)動輔助電源供應(yīng)；確定是否有電源發(fā)生故障；由一旋轉(zhuǎn)馬達獲取激勵電流。
全文摘要
一種磁頭卸載的改良方法及系統(tǒng)，其可在卸載磁頭時，如果電源發(fā)生故障，將限定致動器的最大和最小速度。一反電動勢控制電路通過比對標準的致動器速率來監(jiān)測當前的致動器速率，并應(yīng)用一感應(yīng)電阻去消除致動器中的阻抗。如果該速度超出安全范圍，該反電動勢控制電路將降低致動器電流以避免產(chǎn)生更大的加速度，反之亦然。
文檔編號G11B19/20GK1492396SQ0213505
公開日2004年4月28日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者邁克爾·尤坦里克, 丹·漢特, 詹姆士·瓊斯, 托馬斯·安德魯, 安德魯, 瓊斯, 特, 邁克爾 尤坦里克 申請人:深圳易拓科技有限公司