JP3825441B2 - Magnetic disk unit - Google Patents
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Description
本発明は、磁気ディスク装置に関し、特に、動作中において停電等により電源からの電力供給が受けられなくなった場合に、磁気ヘッドを緊急に退避させるオートリトラクト機能に関する。 The present invention relates to a magnetic disk device, and more particularly, to an auto retract function for urgently retracting a magnetic head when power supply from a power source cannot be received due to a power failure or the like during operation.
磁気ディスク装置には、その動作中に、例えばユーザの誤操作又は停電により予期せず電源からの電力供給が受けられなくなる状況がある。このとき、磁気ディスク装置は、磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触を回避するため、磁気ヘッドを緊急に退避させなければならない。ところが退避時には電源からの電力供給がないので、磁気ヘッドを駆動するアクチュエータへの電力供給が問題となる。(以下、磁気ディスク装置が電源から電力供給を受けられなくなり磁気ヘッドを緊急に退避させる状況を「退避時」という。また、磁気ディスク装置が正常に電源から電力供給を受けている状況を「正常時」という。)
特許文献1には、退避時には、磁気ディスクを回転駆動するモータに発生する誘起電力を、アクチュエータに供給する技術が開示されている。これは、電源からの電力供給がなくなっても磁気ディスクが慣性力によりしばらく回転を続けるので、その際にモータが発電機として機能することを利用したものである。
There is a situation in which the magnetic disk device cannot receive power supply from the power supply unexpectedly due to, for example, a user's erroneous operation or power failure during the operation. At this time, the magnetic disk device must urgently retract the magnetic head in order to avoid contact between the magnetic head and the magnetic disk. However, since there is no power supply from the power source during retraction, power supply to the actuator that drives the magnetic head becomes a problem. (Hereinafter, the situation in which the magnetic disk device cannot receive power supply from the power supply and urgently retreats the magnetic head is referred to as "at the time of retraction." Called "time".)
Patent Document 1 discloses a technique for supplying an induced electric power generated in a motor that rotationally drives a magnetic disk to an actuator during retraction. This utilizes the fact that the motor functions as a generator at that time because the magnetic disk continues to rotate for a while due to the inertial force even when the power supply from the power supply is lost.
図1は、特許文献1に開示されている磁気ディスク装置の構成を示す図である。
スピンドルモータ51は、磁気ディスクを回転駆動する三相交流モータである。SPM駆動回路52は、スピンドルモータ51に駆動電力を供給する。
ボイスコイルモータ76は、磁気ヘッドを駆動する一種のアクチュエータである。ボイスコイルモータ76は、正常時には、VCM駆動回路71から電力供給を受け、退避時には、スピンドルモータ51から電力供給を受ける。この電力供給源の切り替えは、切替回路53がスイッチ78、79を切り替えることにより為される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a magnetic disk device disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG.
The
The
整流回路75は、スピンドルモータ51に発生する三相交流の誘起電力を整流する回路である。整流回路75に備えられる各スイッチは、制御回路77によりオンオフ制御される。
誘起電力の各相の電圧は、それぞれ正弦波に近い波形を示し、また、電気角にして120度ずつ位相が異なる。つまり、三相のうち電圧が最大となる相が時間的に移り変わる。そこで、最大検出回路72は、効率的に整流させるため、スイッチ65、66、67のうち、誘起電力の電圧が最大の相のスイッチのみをオン状態となるように各スイッチを制御する。また、最小検出回路73は、スイッチ68、69、70のうち、誘起電力の電圧が最小の相のスイッチのみをオン状態となるように各スイッチを制御する。
The
The voltage of each phase of the induced power shows a waveform close to a sine wave, and the phase is different by 120 degrees in terms of electrical angle. That is, among the three phases, the phase with the maximum voltage changes with time. Therefore, the
これにより、磁気ディスク装置は、スピンドルモータ51に発生した誘起電力を整流してボイスコイルモータ76に供給することができる。
一方、近年、磁気ディスク装置は、ますます小型化しており、それに伴い上述の各回路が集積されている半導体チップの小型化が要請されている。図1に示す磁気ディスク装置では、スイッチ78、79を半導体チップ内に集積する場合、それぞれ2個ずつ計4個のパワートランジスタを要する。パワートランジスタは、大電流を扱うため1個当たりの体積が大きく、半導体チップの小型化を図るには数が少ないほど好ましい。そこで、本願の発明者は、開発の過程で以下に示す参考例を検討した。
Thus, the magnetic disk device can rectify the induced power generated in the
On the other hand, in recent years, magnetic disk devices have been increasingly miniaturized, and accordingly, there has been a demand for miniaturization of semiconductor chips on which the above-described circuits are integrated. In the magnetic disk apparatus shown in FIG. 1, when the
図2は、参考例の磁気ディスク装置の構成を示す図である。
図2に示す磁気ディスク装置は、整流回路75の出力端子である端子58とVCM駆動回路71の電源入力端子とを接続し、端子58と電源との間にスイッチ57を設けている。
磁気ディスク装置は、正常時にはスイッチ57をオン状態とし、退避時にはスイッチ57をオフ状態とすることにより、VCM駆動回路71に電力を供給している。このような構成にすれば、電源供給源の切り替えに用いるパワートランジスタ(スイッチ57に相当)を1個に削減することができる。
In the magnetic disk apparatus shown in FIG. 2, a
The magnetic disk device supplies power to the
しかしながら、当該磁気ディスク装置は、半導体チップの小型化の要請を満たすことはできるが、以下の問題が新たに発生する。
最大検出回路72は、正常時には動作せず、退避時になればスイッチ65、66、67のオンオフ制御を行う。正常時に動作しないのは、仮にスイッチ65、66、67のいずれかをオン状態とすれば、電源の直流電圧がスピンドルモータ51に与えられることになり、スピンドルモータ51の正常な駆動が妨げられるからである。退避時にはスイッチ65、66、67のオンオフ制御に、スピンドルモータ51の誘起電力が利用される。通常、誘起電力の電圧は比較的低いので、スイッチを完全導通させるためにその電圧を昇圧してスイッチのオンオフ制御を行うことが考えられる。
However, although the magnetic disk device can satisfy the demand for downsizing of the semiconductor chip, the following problems are newly generated.
The
ところが、昇圧にはキャパシタの充電が最初に必要なので、最大検出回路72の動作の開始直後から十分に昇圧された電圧によるオンオフ制御は見込めない。したがって、磁気ディスク装置の小型化により誘起電力が小さくなりつつある状況下では、磁気ヘッドの退避を確実に完了するように設計することが困難となってきている。
本発明は、磁気ディスク装置の小型化により誘起電力が小さくなりつつある状況下でも、磁気ヘッドの退避を完了することができる技術を提供することを目的とする。
However, since the capacitor needs to be charged first for boosting, on / off control with a sufficiently boosted voltage cannot be expected immediately after the operation of the
An object of the present invention is to provide a technique capable of completing the retraction of a magnetic head even in a situation where induced power is decreasing due to downsizing of a magnetic disk device.
本発明に係る磁気ディスク装置は、オートリトラクト機能を有する磁気ディスク装置であって、電源電圧を監視して所定値以下か否かを判定する判定回路と、磁気ディスクを回転駆動するモータのコイルと磁気ヘッドを駆動するアクチュエータとを接続する配線上に設けられており、制御入力端子に与えられる電圧に応じてオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチ素子と、前記アクチュエータと前記スイッチ素子の制御入力端子とを接続する配線上に設けられており、前記判定回路が所定値以下と判定したときには前記スイッチ素子を介して前記アクチュエータに供給される電圧を昇圧することにより前記スイッチ素子の制御入力端子に供給すべき電圧を得る昇圧回路と、前記判定回路が所定値以下と判定したとき、前記スイッチ素子の制御入力端子に前記昇圧回路により得られた電圧を与えてオン状態にすることにより、前記モータに発生した誘起電力を前記アクチュエータに供給するスイッチ制御手段とを備える。 A magnetic disk device according to the present invention is a magnetic disk device having an auto retract function, wherein a determination circuit for monitoring a power supply voltage to determine whether or not a predetermined value or less, a coil of a motor for rotating the magnetic disk, is provided on the wiring connecting the actuator for driving the magnetic head, and a switching element for switching an oN state and an oFF state in response to the voltage applied to the control input terminal, the control of the actuators and the switching element is provided on the wiring connecting the input terminal, a control input of the switching element by boosting the voltage that will be supplied to the actuator via the switching element when said determination circuit determines that less than a predetermined value A booster circuit for obtaining a voltage to be supplied to the terminal, and when the determination circuit determines that the voltage is less than a predetermined value, By the ON state by applying a voltage obtained by the boosting circuit control input terminal, and a switch control means for supplying the induced electric power generated in the motor to the actuator.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、電源電圧が所定値以下となったときには、すでに昇圧回路はアクチュエータに供給されている電圧を昇圧している。ここで、アクチュエータに供給されている電圧とは、電源電圧が所定値以下でなければ電源電圧のことであり、所定値以下であれば誘起電力の電圧のことである。
これにより、磁気ディスク装置は、磁気ディスクの退避を要すると判定した直後から、昇圧回路の出力電圧によりスイッチ素子を駆動することができるので、誘起電力を効率的にアクチュエータに供給することができる。したがって、磁気ディスク装置は、誘起電力が小さくても磁気ヘッドの退避を完了することができる。
According to the above configuration, in the magnetic disk device, when the power supply voltage becomes a predetermined value or less, the booster circuit has already boosted the voltage supplied to the actuator. Here, the voltage supplied to the actuator is a power supply voltage if the power supply voltage is not lower than a predetermined value, and is an induced power voltage if the power supply voltage is lower than a predetermined value.
Thus, the magnetic disk device can drive the switch element with the output voltage of the booster circuit immediately after determining that the magnetic disk needs to be evacuated, so that the induced power can be efficiently supplied to the actuator. Therefore, the magnetic disk device can complete the retraction of the magnetic head even if the induced power is small.
また、前記昇圧回路は、第1電極と第2電極とを有するキャパシタと、所定周期でハイレベルとローレベルとを繰り返すクロック信号を生成して前記第1電極に出力するクロック生成回路、前記クロック信号がローレベルのときに前記アクチュエータに供給されている電圧を前記第2電極に入力し、前記クロック信号がハイレベルのときに前記第2電極の電圧を出力する昇圧制御回路とを含むこととしてもよい。 The booster circuit includes a capacitor having a first electrode and a second electrode, a clock generation circuit that generates a clock signal that repeats a high level and a low level at a predetermined cycle, and outputs the clock signal to the first electrode, the clock A step-up control circuit that inputs a voltage supplied to the actuator to the second electrode when a signal is at a low level and outputs a voltage at the second electrode when the clock signal is at a high level. Also good.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、いわゆるチャージポンプ型の昇圧回路を採用している。
例えば、クロック信号のハイレベルがアクチュエータに供給される電圧であり、ローレベルがグラウンド電圧であれば、昇圧回路は、アクチュエータに供給される電圧を約2倍に昇圧することができる。この場合に、トランジスタを完全導通させるための電圧が約5ボルトであれば、誘起電力が約2.5ボルト程度に低下するまでは、磁気ディスク装置は誘起電力を効率的にアクチュエータに供給することができる。したがって、磁気ディスク装置は、誘起電力が小さくても磁気ヘッドの退避を完了することができる。
According to the above configuration, the magnetic disk apparatus employs a so-called charge pump type booster circuit.
For example, if the high level of the clock signal is the voltage supplied to the actuator and the low level is the ground voltage, the booster circuit can boost the voltage supplied to the actuator by about twice. In this case, if the voltage for fully conducting the transistor is about 5 volts, the magnetic disk device efficiently supplies the induced power to the actuator until the induced power drops to about 2.5 volts. Can do. Therefore, the magnetic disk device can complete the retraction of the magnetic head even if the induced power is small.
また、前記クロック発生回路は、3以上の奇数個のインバータが縦続接続され、最終段のインバータの出力電圧がクロック信号として出力されると共に、当該出力電圧が初段のインバータの入力電圧として入力されるリングオシレータであることとしてもよい。
上記構成によれば、昇圧回路はクロック生成装置としてリングオシレータを採用している。リングオシレータは、回路構成が非常にシンプルであり、また、バイアス回路を必要としないことから極めて低い電圧(例えば、1ボルト未満)でも安定的にクロック信号を生成することができる。
In the clock generation circuit, an odd number of three or more inverters are connected in cascade, and the output voltage of the last-stage inverter is output as a clock signal, and the output voltage is input as the input voltage of the first-stage inverter. It may be a ring oscillator.
According to the above configuration, the booster circuit employs a ring oscillator as the clock generation device. Since the ring oscillator has a very simple circuit configuration and does not require a bias circuit, the ring oscillator can stably generate a clock signal even at an extremely low voltage (for example, less than 1 volt).
これにより、磁気ディスク装置は、誘起電力が低くても安定的に昇圧回路を動作させることができる。
また、前記スイッチ素子は、MOS(Metal Oxide Semiconductor)型のトランジスタであり、当該トランジスタのソースはモータ側に、ドレインはアクチュエータ側にそれぞれ接続され、前記スイッチ制御手段は、前記判定回路が所定値以下と判定したとき、前記出力電圧を前記トランジスタのゲートに与えることによりドレインソース間を導通させ、前記判定回路が所定値以下と判定しないとき、前記出力電圧を前記トランジスタのゲートに与えないことによりドレインソース間を導通させないこととしてもよい。
Thus, the magnetic disk device can operate the booster circuit stably even when the induced power is low.
The switch element is a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type transistor, the source of the transistor is connected to the motor side, the drain is connected to the actuator side, and the switch control means is configured such that the determination circuit has a predetermined value or less. When the output voltage is applied to the gate of the transistor, the drain and the source are made conductive, and when the determination circuit does not determine a predetermined value or less, the output voltage is not applied to the gate of the transistor. It is good also as not conducting between sources.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、スイッチ素子の半導体チップへの集積化及び省電力化を図ることができる。
本発明に係る磁気ディスク装置は、オートリトラクト機能を有する磁気ディスク装置であって、電源電圧を監視して所定値以下か否かを判定する判定回路と、磁気ディスクを回転駆動するモータのコイルと磁気ヘッドを駆動するアクチュエータの電源端子とを接続する配線上に設けられているスイッチ素子と、前記判定回路が所定値以下と判定したとき、前記スイッチ素子のモータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも高い場合には、当該スイッチ素子をオン状態にすることにより前記磁気ディスクに発生した誘起電力を前記アクチュエータに供給し、前記スイッチ素子のモータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも低い場合には、当該スイッチ素子をオフ状態にするスイッチ制御手段とを備える。
According to the above configuration, the magnetic disk device can achieve integration and power saving of the switch element in the semiconductor chip.
A magnetic disk device according to the present invention is a magnetic disk device having an auto retract function, wherein a determination circuit for monitoring a power supply voltage to determine whether or not a predetermined value or less, a coil of a motor for rotating the magnetic disk, When the switch element provided on the wiring connecting the power supply terminal of the actuator that drives the magnetic head and the determination circuit determines that the value is not more than a predetermined value, the voltage on the motor side of the switch element is greater than the voltage on the actuator side. In the case where the switch element is turned on, the induced power generated in the magnetic disk is supplied to the actuator, and the motor side voltage of the switch element is lower than the actuator side voltage. Switch control means for turning the switch element off.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、退避時にモータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも高ければ誘起電力をアクチュエータに供給する。これにより、磁気ヘッドの退避が行われる。また、逆に、アクチュエータ側の電圧がモータ側の電圧よりも高ければ、磁気ディスク装置は、トランジスタをオフ状態にする。これにより、磁気ディスク装置は、アクチュエータ側の電力がモータ側に逆流することを防止し、モータの正常な回転を妨げないようにしている。 According to the above configuration, the magnetic disk device supplies induced power to the actuator when the voltage on the motor side is higher than the voltage on the actuator side during retraction. As a result, the magnetic head is retracted. Conversely, if the voltage on the actuator side is higher than the voltage on the motor side, the magnetic disk device turns off the transistor. As a result, the magnetic disk device prevents the power on the actuator side from flowing back to the motor side, and does not hinder the normal rotation of the motor.
これは、チャタリングにより電源電圧が一時的に復帰したとしても、その電源電圧は、モータ側に与えられることがないので、モータの回転停止を早めることがないことを意味する。したがって、チャタリングがおさまり電源電圧が再びゼロとなったときには、磁気ディスク装置は、再び誘起電力をアクチュエータに供給して、磁気ヘッドの退避を継続することができる。 This means that even if the power supply voltage is temporarily restored due to chattering, the power supply voltage is not applied to the motor side, so that the rotation stoppage of the motor is not accelerated. Therefore, when chattering stops and the power supply voltage becomes zero again, the magnetic disk device can supply the induced power to the actuator again and continue the retraction of the magnetic head.
また、前記電源は、直流電源であり、前記モータは、三相交流モータであり、前記スイッチ素子は、前記三相交流モータと前記アクチュエータとの間の各相にそれぞれ設けられており、前記スイッチ制御手段は、前記スイッチ素子のうち、いずれかのスイッチ素子においてモータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも高い場合には、各スイッチ素子を選択的にオン状態にすることにより、前記三相交流モータに発生した三相交流の誘起電力を整流して前記アクチュエータに供給し、全てのスイッチ素子のモータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも低い場合には、全てのスイッチ素子をオフ状態にすることとしてもよい。 Further, the power source is a DC power source, the motor is a three-phase AC motor, the switch element is provided in each phase between the three-phase AC motor and the actuator, and the switch When the motor side voltage of any one of the switch elements is higher than the actuator side voltage, the control means selectively turns on each switch element to thereby turn on the three-phase alternating current. The induced power of the three-phase AC generated in the motor is rectified and supplied to the actuator. When the voltage on the motor side of all the switch elements is lower than the voltage on the actuator side, all the switch elements are turned off. It is good as well.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、各トランジスタを選択的にオン状態とすることにより、三相交流の誘起電力を整流してアクチュエータに供給することができる。
また、前記スイッチ制御手段は、前記スイッチ素子の各々についてモータ側の電圧とアクチュエータ側の電圧とを検出し、検出された電圧のうちの最大の電圧を示す箇所を特定する特定回路と、特定された箇所がいずれかのスイッチ素子のモータ側であれば、当該スイッチ素子のみをオン状態にし、特定された箇所がいずれかのスイッチ素子のアクチュエータ側であれば、全てのスイッチ素子をオフ状態にする制御回路とを含むこととしてもよい。
According to the above configuration, the magnetic disk device can rectify the three-phase AC induced power and supply it to the actuator by selectively turning on each transistor.
Further, the switch control means detects a motor-side voltage and an actuator-side voltage for each of the switch elements, and is specified with a specifying circuit that specifies a location indicating the maximum voltage among the detected voltages. If the selected part is on the motor side of any switch element, turn on only that switch element. If the specified part is on the actuator side of any switch element, turn off all switch elements. And a control circuit.
モータの誘起電力は三相交流なので電圧が最大となる相が周期的に移り変わる。上記構成の磁気ディスク装置は、誘起電力の電圧が最大の相のトランジスタのみをオン状態とすることにより、効率的に誘起電力を整流することができる。また、チャタリングにより電源電圧が一時的に復帰した場合には、アクチュエータ側の電圧が高くなるので、磁気ディスク装置はそれを検出して全てのトランジスタをオフ状態にすることができる。 The induced power of the motor is three-phase alternating current, so the phase where the voltage is maximum changes periodically. The magnetic disk device having the above configuration can efficiently rectify the induced power by turning on only the transistor having the phase of the maximum induced power voltage. Further, when the power supply voltage is temporarily restored by chattering, the voltage on the actuator side becomes high, so that the magnetic disk device can detect it and turn off all the transistors.
また、前記スイッチ制御手段は、前記スイッチ素子の各々についてモータ側の電圧とアクチュエータ側の電圧とを比較する比較回路と、前記比較回路によりモータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも高いと判定されたスイッチ素子をオン状態にし、モータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも低いと判定されたスイッチ素子をオフ状態にする制御回路とを含むこととしてもよい。 Further, the switch control means determines that the motor side voltage is higher than the actuator side voltage by the comparison circuit comparing the motor side voltage and the actuator side voltage for each of the switch elements. And a control circuit that turns off the switch element that has been determined that the voltage on the motor side is lower than the voltage on the actuator side.
モータの誘起電力は三相交流なので電圧が最大となる相が周期的に移り変わる。上記構成の磁気ディスク装置は、モータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも高いトランジスタをオン状態とすることにより、効率的に誘起電力を整流することができる。また、チャタリングにより電源電圧が一時的に復帰した場合には、モータ側の電圧よりもアクチュエータ側の電圧が高くなるので全てのトランジスタはオフ状態になる。 The induced power of the motor is three-phase alternating current, so the phase where the voltage is maximum changes periodically. The magnetic disk device having the above configuration can efficiently rectify the induced power by turning on a transistor whose voltage on the motor side is higher than that on the actuator side. When the power supply voltage is temporarily restored by chattering, the voltage on the actuator side becomes higher than the voltage on the motor side, so that all transistors are turned off.
また、前記磁気ディスク装置は、さらに、前記アクチュエータに供給されている電圧を昇圧する昇圧回路を備え、前記スイッチ素子は、MOS(Metal Oxide Semiconductor)型のトランジスタであり、当該トランジスタのソースはモータ側に、ドレインはアクチュエータ側にそれぞれ接続されており、前記スイッチ制御手段は、前記トランジスタのドレイン電圧がソース電圧よりも低い場合には、当該トランジスタのゲートに前記昇圧回路の出力電圧を与えることによりドレインソース間を導通させ、前記ドレイン電圧が前記ソース電圧よりも高い場合には、当該トランジスタのゲートに前記昇圧回路の出力電圧を与えないことによりドレインソース間を導通させないこととしてもよい。 The magnetic disk device further includes a booster circuit that boosts a voltage supplied to the actuator, the switch element is a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type transistor, and the source of the transistor is on the motor side. In addition, the drains are respectively connected to the actuator side, and when the drain voltage of the transistor is lower than the source voltage, the switch control means applies the output voltage of the booster circuit to the gate of the transistor. When the source is made conductive and the drain voltage is higher than the source voltage, the drain-source may not be made conductive by not applying the output voltage of the booster circuit to the gate of the transistor.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、スイッチ素子の半導体チップへの集積化及び省電力化を図ることができる。
また、前記スイッチ制御手段は、さらに、前記判定回路が所定値以下と判定していないとき、前記スイッチ素子をオン状態にすることにより、前記電源から電力を前記モータに供給して、前記磁気ディスクを回転駆動させることとしてもよい。
According to the above configuration, the magnetic disk device can achieve integration and power saving of the switch element in the semiconductor chip.
The switch control means further supplies power from the power source to the motor by turning on the switch element when the determination circuit does not determine that the value is equal to or less than a predetermined value. May be driven to rotate.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、電源電圧が所定値以下と判定していないときには、トランジスタを通じて電源からの電力をモータに供給することができる。即ち、トランジスタは、正常時には電源から電力をモータに供給し、退避時にはモータから誘起電力をアクチュエータに供給するという2つの機能を果たす。
このように、磁気ディスク装置はトランジスタを共用することにより、回路全体の小型化を図ることができる。
According to the above configuration, the magnetic disk device can supply power from the power supply to the motor through the transistor when the power supply voltage is not determined to be equal to or lower than the predetermined value. In other words, the transistor fulfills two functions of supplying power from the power source to the motor when normal and supplying induced power from the motor to the actuator when retracting.
In this manner, the magnetic disk device can reduce the size of the entire circuit by sharing the transistor.
また、前記電源は、直流電源であり、前記モータは、三相交流モータであり、
前記スイッチ素子は、前記三相交流モータと前記アクチュエータとの間の各相にそれぞれ設けられており、前記スイッチ制御手段は、前記スイッチ素子のうち、いずれかのスイッチ素子を選択的にオン状態にすることにより、前記直流電源の電力を三相交流の電力に変換して前記三相交流モータに供給することとしてもよい。
The power source is a DC power source, and the motor is a three-phase AC motor.
The switch element is provided in each phase between the three-phase AC motor and the actuator, and the switch control means selectively turns on one of the switch elements. By doing so, it is good also as converting the electric power of the said DC power supply into the electric power of a three-phase alternating current, and supplying to the said three-phase alternating current motor.
上記構成によれば、磁気ディスク装置は、各トランジスタを選択的にオン状態とすることにより、直流電源からの電力を三相交流に変換してモータに供給することができる。 According to the above configuration, the magnetic disk device can convert the power from the DC power source into the three-phase AC and supply it to the motor by selectively turning on each transistor.
(実施の形態1)
<概要>
実施の形態1に係る磁気ディスク装置は、昇圧回路を正常時でも動作させておくことでキャパシタの充電を完了させている。したがって、電源供給が受けられなくなっても、昇圧回路は、即座に昇圧された電圧を整流回路内のスイッチ素子に与えることができる。これにより、磁気ディスク装置は、即座に磁気ヘッドの退避の動作を開始することができる。
(Embodiment 1)
<Overview>
The magnetic disk device according to the first embodiment completes charging of the capacitor by operating the booster circuit even during normal operation. Therefore, even when power supply cannot be received, the booster circuit can immediately apply the boosted voltage to the switch element in the rectifier circuit. As a result, the magnetic disk device can immediately start the operation of retracting the magnetic head.
<磁気ディスク装置の全体構成>
図3は、本発明に係る磁気ディスク装置の構成を示す図である。
磁気ディスク装置は、スピンドルモータ1、SPM駆動回路2、ボイスコイルモータ26、VCM駆動回路21、判定回路3、スイッチ素子7、整流回路25及び制御回路27を備える。磁気ディスク装置は、正常時には直流電源から電力供給を受けて動作する。
<Overall configuration of magnetic disk device>
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the magnetic disk apparatus according to the present invention.
The magnetic disk device includes a spindle motor 1, an
スピンドルモータ1は、磁気ディスクを回転駆動する三相交流モータであり、3つのモータコイル1a、1b、1cを備える。端子4、5、6は、それぞれ、U相、V相、W相の端子である。
SPM駆動回路2は、スピンドルモータ1を駆動する回路であり、正常時には直流電源の電力を直流から三相交流に変換してスピンドルモータ1に供給する。
The spindle motor 1 is a three-phase AC motor that rotationally drives a magnetic disk, and includes three
The
ボイスコイルモータ26は、磁気ヘッドの位置決めに用いる一種のアクチュエータであり、電源端子に供給される電力により駆動される。
VCM駆動回路21は、ボイスコイルモータ26を駆動する回路である。
判定回路3は、電源電圧VCCを監視して、所定値以下であるか否かにより退の要否を判定している。所定値以下、即ち、退避を要すると判定すれば、SPM駆動回路2、スイッチ素子7、制御回路27にその旨を通知する。ここで、その通知には、例えば、正常時にはハイレベル、退避時にはローレベルとなる信号電圧を用いる。また、判定回路3の内部では、信号電圧が一旦ローレベルになるとたとえ電源電圧が復帰したとしても、磁気ヘッドの退避が完了しない限りハイレベルにならないような保持回路が組んであるものとする。
The
The
The
スイッチ素子7は、判定回路3からの信号電圧がハイレベルであればオン状態となり、ローレベルであればオフ状態となる。なお、スイッチ素子7は、二重拡散型MOSトランジスタであり、付属しているダイオード7aは、二重拡散型MOSトランジスタに構造上備えられるボディダイオードである。
整流回路25は、退避時に、スピンドルモータ1に発生する三相交流の誘起電力を整流してVCM駆動回路21に供給する。整流回路25は、内部にスイッチ素子15〜20を備えている。各スイッチ素子は、二重拡散型MOSトランジスタであり、それぞれボディダイオードを備えている。
The
The
スイッチ素子15、16、17は、一端を出力端子8に共通に接続し、他端をそれぞれ端子4、5、6に接続している。これらのスイッチ素子は、最大検出回路22によりそのオンオフ状態が制御される。
また、スイッチ素子18、19、20は、一端をグラウンド端子24に共通に接続し、他端をそれぞれ端子4、5、6に接続している。これらのスイッチ素子は、最小検出回路23によりそのオンオフ状態が制御される。
The
The
制御回路27は、整流回路25内の各スイッチ素子のオンオフ状態を制御する。具体的には、正常時には整流回路25内の全てのスイッチ素子をオフ状態とし、退避時にはスピンドルモータ1の誘起電力を整流するように各スイッチ素子を選択的にオン状態とする。ここで、正常時であるか退避時であるかは、判定回路3からの信号電圧により判定される。制御回路27は、退避時において誘起電力を効率的に整流回路25に整流させるため、最大検出回路22と最小検出回路23とを備えている。
The
最大検出回路22は、U相、V相、W相の電圧を監視し、各相に1つずつ設けられたスイッチ素子15、16、17のうち、電圧が最大となる相のスイッチをオン状態とする。また、最小検出回路23は、U相、V相、W相の電圧を監視し、各相に1つずつ設けられたスイッチ素子18、19、20のうち、電圧が最小となる相のスイッチをオン状態とする。
The
これらにより、VCM駆動回路21は、正常時には電源から電力供給を受け、退避時にはスピンドルモータ1から誘起電力の供給を受けることができる。
以下に、本発明の特徴部分である最大検出回路22を詳細に説明する。
<最大検出回路>
図4は、最大検出回路22の構成を示す図である。
As a result, the
Hereinafter, the
<Maximum detection circuit>
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the
最大検出回路22は、昇圧回路28、スイッチ素子29、定電流源I1、抵抗R1〜R3、トランジスタQ1〜Q6からなる。
昇圧回路28は、端子8の電圧V8を昇圧する回路である。電圧V8は、VCM駆動回路21に与えられる電圧に等しい。即ち、正常時にはほぼ電源電圧VCCに等しく、退避時にはスピンドルモータ1の誘起電力を整流して得られる電圧に等しい。
The
The
退避時に誘起電力を効率よく利用するためには、スイッチ素子15、16、17を完全導通させることが重要である。そのためには、各スイッチ素子のゲートには5ボルト程度の電圧が与えられる必要がある。ところが、誘起電力の電圧は、せいぜい2〜3ボルト程度でしかない。そこで、最大検出回路22は、昇圧回路28により昇圧した電圧をスイッチ素子15、16、17に与えることにより、各スイッチを完全導通させることにしている。
In order to efficiently use the induced power at the time of evacuation, it is important to completely switch the
定電流源I1は、一定の電流を流すための回路である。
スイッチ素子29は、判定回路3からの信号電圧に従って、正常時にはオフ状態となり、退避時にはオン状態となる。スイッチ素子29がオン状態になれば、トランジスタQ4、Q5、Q6に一定の電流が流れることで、最大検出回路22が動作を開始する。なお、定電流源I1にスイッチ機能があれば、スイッチ素子29の代わりに定電流源I1のスイッチ機能を用いて最大検出回路22の動作を開始しても構わない。その場合には、スイッチ素子29は省略することができる。
The constant current source I1 is a circuit for flowing a constant current.
According to the signal voltage from the
抵抗R1、R2、R3は、全て同程度の抵抗値をもつ抵抗である。
トランジスタQ1、Q2、Q3は、全て同程度の電気的特性をもつMOSトランジスタである。トランジスタQ1、Q2、Q3は、ソースを昇圧回路28に共通に接続し、ドレインをそれぞれスイッチ素子15、16、17のゲートに接続している。また、トランジスタQ1、Q2、Q3のゲートとソースとの間には、抵抗R1、R2、R3がそれぞれ介在している。
The resistors R1, R2, and R3 are all resistors having the same resistance value.
The transistors Q1, Q2, and Q3 are all MOS transistors having similar electrical characteristics. The transistors Q1, Q2, and Q3 have sources connected to the
トランジスタQ4、Q5、Q6は、全て同程度の電気的特性をもつバイポーラトランジスタである。
トランジスタQ4、Q5、Q6は、コレクタをそれぞれトランジスタQ1、Q2、Q3のゲートに接続し、エミッタをスイッチ素子29に共通に接続している。また、トランジスタQ4、Q5、Q6のベースは、それぞれ端子4、5、6に接続される。
The transistors Q4, Q5, and Q6 are all bipolar transistors having similar electrical characteristics.
The transistors Q4, Q5, and Q6 have collectors connected to the gates of the transistors Q1, Q2, and Q3, respectively, and emitters commonly connected to the
上記構成の最大検出回路22の動作を、正常時と退避時とに分けて説明する。
正常時には、端子8の電圧V8は、ほぼ電源電圧VCCとなっている。昇圧回路28は電源電圧VCCを昇圧して、トランジスタQ1、Q2、Q3のソースに与えている。
また、正常時には、判定回路3からの信号電圧がハイレベルであり、それに従ってスイッチ素子29はオフ状態である。したがってトランジスタQ4、Q5、Q6のコレクタ電流は、いずれもゼロとなる。
The operation of the
When normal, the voltage V8 at the
In the normal state, the signal voltage from the
トランジスタQ4、Q5、Q6のコレクタ電流がいずれもゼロなので、トランジスタQ1、Q2、Q3のそれぞれのゲート電圧は、ソース電圧と等しくなり、トランジスタQ1、Q2、Q3は全てオフ状態となる。
その結果、スイッチ素子15、16、17のゲートは、全てローレベルとなるので、スイッチ素子15、16、17は全てオフ状態となる。
Since the collector currents of the transistors Q4, Q5, and Q6 are all zero, the gate voltages of the transistors Q1, Q2, and Q3 are equal to the source voltage, and the transistors Q1, Q2, and Q3 are all turned off.
As a result, since the gates of the
一方、退避時には、電圧V8は、スピンドルモータ1の誘起電力をスイッチ素子15、16、17により整流して得られる電圧となる。昇圧回路28は電圧V8を昇圧して、トランジスタQ1、Q2、Q3のソースに与えている。
また、退避時には、判定回路3からの信号電圧がローレベルとなり、それに従ってスイッチ素子29はオン状態となる。したがってトランジスタQ4、Q5、Q6が駆動する。トランジスタQ4、Q5、Q6は、これらのうち、ベース電圧が最大のトランジスタのみがオン状態となる。
On the other hand, at the time of evacuation, the voltage V8 is a voltage obtained by rectifying the induced power of the spindle motor 1 by the
At the time of saving, the signal voltage from the
スピンドルモータ1の誘起電力は、三相交流であるため、各相の電圧波形は電気角にして120度ずつ位相が異なる。したがって、ある時間帯では、端子4の電圧V4が最大となり、次の時間帯では、端子5の電圧V5が最大となるというように最大の電圧となる端子が周期的に移り変わる。それに応じて、トランジスタQ4、Q5、Q6のうち、オン状態となるトランジスタが順次移り変わる。
Since the induced electric power of the spindle motor 1 is a three-phase alternating current, the voltage waveform of each phase differs in phase by 120 degrees as an electrical angle. Accordingly, the voltage V4 at the
例えば、電圧V4、V5、V6のうち、電圧V4が最大のとき、トランジスタQ4、Q5、Q6のうち、トランジスタQ4のみがオン状態になる。このとき、抵抗R1にトランジスタQ4のコレクタ電流が流れて、抵抗R1の両端に一定の電位差が発生する。これによりトランジスタQ1がオン状態となる。すると昇圧回路28の出力電圧V40がスイッチ素子15のゲートに与えられ、スイッチ素子15がオン状態となる。なお、トランジスタQ5、Q6はオフ状態なので、スイッチ素子16、17はオフ状態となっている。
For example, when the voltage V4 is the maximum among the voltages V4, V5, and V6, only the transistor Q4 is turned on among the transistors Q4, Q5, and Q6. At this time, the collector current of the transistor Q4 flows through the resistor R1, and a certain potential difference is generated between both ends of the resistor R1. As a result, the transistor Q1 is turned on. Then, the output voltage V40 of the
同様の動作により、電圧V5が最大のときには、スイッチ素子16のみがオン状態となり、電圧V6が最大のときには、スイッチ素子17のみがオン状態となる。
これにより、最大検出回路22は、各相に1つずつ設けられたスイッチ素子15、16、17のうち、電圧が最大となる相のスイッチをオン状態とすることができる。
さらに、以下に昇圧回路28の詳細の構成を説明する。
By the same operation, when the voltage V5 is maximum, only the
Thereby, the
Further, the detailed configuration of the
図5は、昇圧回路28の構成の一例を示す図である。
クロック生成回路281は、周期的にハイレベル(電圧V8)とローレベル(グラウンド電圧)とを繰り返すクロック信号を生成して出力する。具体的には、リングオシレータが採用されている。
リングオシレータは、3以上の奇数個のインバータが縦続接続され、最終段のインバータの出力電圧がクロック信号として出力されると共に、その出力電圧が初段のインバータの入力電圧として入力される発振器である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
The
The ring oscillator is an oscillator in which an odd number of three or more inverters are cascade-connected, and the output voltage of the last-stage inverter is output as a clock signal, and the output voltage is input as the input voltage of the first-stage inverter.
インバータINV1は、クロック信号の位相を反転して出力する。
キャパシタC1は、インバータINV1の出力がローレベルのとき、ダイオードD1を通じて端子8からの電力を充電する。この時、キャパシタC1の充電電圧は、ダイオードD1の順方向電圧の影響を受けることになる。ダイオードD1の順方向電圧をVD1(約0.7V)とすると、その充電電圧は(V8−VD1)となる。
The inverter INV1 inverts the phase of the clock signal and outputs it.
The capacitor C1 charges the power from the
逆に、インバータINV1の出力がハイレベルになると、キャパシタC1は、ダイオードD2を通じてキャパシタC2に対して放電する。このときキャパシタC2には電圧V8にキャパシタC1の充電電圧を加えた電圧が与えられる。この時、キャパシタC2の充電電圧は、ダイオードD2の順方向電圧の影響を受けてその分だけ小さくなる。
昇圧回路28は、ダイオードD1、D2の順方向電圧が無視できる程度に電圧V8が大きく、かつ、キャパシタC1、C2の容量が負荷(最大検出回路22内の各素子)の消費電力に応じて適切に設定されていれば、電圧V8の2倍の電圧を出力することができる。
On the contrary, when the output of the inverter INV1 becomes high level, the capacitor C1 is discharged to the capacitor C2 through the diode D2. At this time, a voltage obtained by adding the charging voltage of the capacitor C1 to the voltage V8 is applied to the capacitor C2. At this time, the charging voltage of the capacitor C2 is affected by the forward voltage of the diode D2 and decreases accordingly.
The
<磁気ディスク装置の全体動作>
上記構成の磁気ディスク装置の全体の動作を以下に説明する。
図6は、磁気ディスク装置内の各端子の電圧を示す図である。
図6は、縦軸に電圧、横軸に時間を示している。図6中のVCCは、電源電圧を示し、V4、V5、V6は、それぞれ端子4、5、6の電圧を示し、V8は、端子8の電圧を示す。また、V7onは、スイッチ素子7のオン抵抗による電圧降下(約0.3ボルト)である。Vonは、スイッチ素子15〜20の各スイッチ素子のオン抵抗による電圧降下(約0.3ボルト)である。
<Overall operation of magnetic disk device>
The overall operation of the magnetic disk drive having the above configuration will be described below.
FIG. 6 is a diagram showing the voltage of each terminal in the magnetic disk device.
FIG. 6 shows voltage on the vertical axis and time on the horizontal axis. In FIG. 6, VCC indicates the power supply voltage, V4, V5, and V6 indicate the voltages of the
図6では、当初、磁気ディスクは電源から電力供給を受けていたが、時刻t1に予期せず電源から電力供給が受けられなくなったという状況を想定している。したがって、電源電圧VCCは、t0においては正常値であるが、その後t1においてゼロとなる。
磁気ディスク装置は、このような状況下では以下のように動作する。
t0からt1まで、即ち、正常時には、スイッチ素子7はオン状態である。したがって、電源からの電力はスイッチ素子7を通じてVCM駆動回路21に供給される。このとき電圧V8は、電源電圧VCCよりV7onだけ低下して、VCC−V7onとなる。なお電圧V8は、VCM駆動回路21に与えられている電圧に等しい。
In FIG. 6, it is assumed that the magnetic disk is initially supplied with power from the power source, but unexpectedly cannot be supplied with power from the power source at time t1. Therefore, the power supply voltage VCC is a normal value at t0, but thereafter becomes zero at t1.
Under such circumstances, the magnetic disk device operates as follows.
From t0 to t1, that is, in a normal state, the
その後、t1において、電源電圧VCCはゼロとなる。このとき判定回路3は、退避を要すると判定し、SPM駆動回路2、スイッチ素子7、制御回路27にその旨を通知する。この通知を受けて、スイッチ素子7はオフ状態になる。また、SPM駆動回路2は、スピンドルモータ1と電源とを結ぶ系統を遮断する。これらにより、誘起電力がスイッチ素子7又はSPM駆動回路2を通じて電源に供給されることを防止する。
Thereafter, at t1, the power supply voltage VCC becomes zero. At this time, the
制御回路27は、判定回路3から通知をうけると最大検出回路22及び最小検出回路23の動作を開始して、スピンドルモータ1の誘起電力を整流するようにスイッチ素子15〜20のオンオフ制御を行う。ここで、最大検出回路22内の昇圧回路28は、t1以前から動作しているため、最大検出回路22は即座にオンオフ制御を行うことができる。
スピンドルモータ1の誘起電力は三相交流であるため、電圧が最大となる相が周期的に移り変わる。図6によれば、t1からt2まで電圧V4が最大となり、t2からt3まで電圧V5が最大となり、t3からt4まで電圧V6が最大となる。
When notified from the
Since the induced electric power of the spindle motor 1 is a three-phase alternating current, the phase in which the voltage is maximum changes periodically. According to FIG. 6, the voltage V4 is maximum from t1 to t2, the voltage V5 is maximum from t2 to t3, and the voltage V6 is maximum from t3 to t4.
最大検出回路22は、U相、V相、W相の各電圧V4、V5、V6を検出して、スイッチ素子15、16、17のうち、電圧が最大となる相のスイッチ素子のみをオン状態とする。つまり、オン状態となるスイッチ素子は以下のようになる。
t1からt2まで スイッチ素子15
t2からt3まで スイッチ素子16
t3からt4まで スイッチ素子17
誘起電力は、オン状態となるスイッチ素子を通じてVCM駆動回路21に供給される。これにより、電圧V8は以下のようになる。
The
From t1 to
From t2 to
From t3 to
The induced power is supplied to the
t1からt2まで V4−Von
t2からt3まで V5−Von
t3からt4まで V6−Von
このように、磁気ディスク装置は、電圧が最大となる相のスイッチ素子のみをオン状態とすることにより、誘起電力を効率的に整流することができる。
From t1 to t2 V4-Von
From t2 to t3 V5-Von
From t3 to t4 V6-Von
As described above, the magnetic disk device can efficiently rectify the induced power by turning on only the switching element of the phase having the maximum voltage.
以上説明したように、昇圧回路28は、正常時でも退避時でも電圧V8を昇圧している。これにより、昇圧回路28は、退避時になれば即座に整流回路25内のスイッチ素子15〜20に昇圧された電圧V40を与えることができる。したがって、磁気ディスク装置は、退避時において即座に磁気ヘッドの退避の動作を開始することができる。
また、最大検出回路22は、正常時にはスイッチ素子15、16、17を全てオフ状態とし、退避時にはスイッチ素子15、16、17を選択的にオン状態とする。これにより、最大検出回路22は、正常時に直流電圧がスピンドルモータ1に与えられることを防止し、また、退避時には誘起電力の整流を行うことができる。
As described above, the
Further, the
また、クロック生成回路281として、リングオシレータが採用されている。これは、以下の理由による。
退避時には、スピンドルモータ1の誘起電力しかないため、昇圧回路28には高い電圧が与えられない。したがって、クロック生成回路281には、低電圧でもクロック信号を安定に生成できる性能が要求される。リングオシレータは、回路構成が非常にシンプルであり、また、バイアス回路を必要としないことから極めて低い電圧(例えば、1ボルト未満)でも安定的にクロック信号を生成することができる。このことから、リングオシレータを採用するのが好ましい。
A ring oscillator is employed as the
At the time of evacuation, since there is only an induced electric power of the spindle motor 1, a high voltage is not applied to the booster circuit. Therefore, the
(実施の形態2)
<概要>
実施の形態1では、退避時には電源電圧が定常的にゼロになる状況を想定し、その状況に適した磁気ディスク装置について説明している。しかし、稀に退避時において電源電圧が定常的にゼロとならない状況がある。例えば、磁気ディスク装置や、磁気ディスク装置に電力を供給する電源系統に、機械式のスイッチが含まれている場合、チャタリングが起きる可能性がある。チャタリングとは、スイッチが切り替わる際に、ごく短期間にオンオフを繰り返す現象をいう。チャタリングが起きれば、退避時であっても断続的に電源電圧VCCが復帰することになるので、電源からの電力がスイッチ素子7のボディダイオード7aを通じて端子8に供給されることになる。
(Embodiment 2)
<Overview>
In the first embodiment, a situation in which the power supply voltage is constantly zero at the time of evacuation is assumed, and a magnetic disk device suitable for the situation is described. However, there is a rare situation where the power supply voltage does not constantly become zero during retraction. For example, if a mechanical switch is included in a magnetic disk device or a power supply system that supplies power to the magnetic disk device, chattering may occur. Chattering is a phenomenon in which on / off is repeated in a very short time when a switch is switched. If chattering occurs, the power supply voltage VCC is intermittently restored even at the time of evacuation, so that power from the power supply is supplied to the
一方、退避時であれば、最大検出回路22は既に動作を開始しているので、スイッチ素子15、16、17のいずれかがオン状態となっている。このとき、電源電圧VCCが一時的に復帰すると、電源電圧VCCは誘起電力の電圧に比べて高いため、オン状態のスイッチ素子が固定的にオン状態を保つラッチアップと呼ばれる現象が起きる。例えば、スイッチ素子15がオン状態であれば、電圧V4は、電圧V8にまで引き上げられて、電圧V4、V5、V6のうちで常に最大となる。これにより、スイッチ素子15は、固定的にオン状態に保たれる。
On the other hand, at the time of evacuation, since the
ラッチアップが起きれば、スピンドルモータ1には、固定的にオン状態のスイッチ素子を通じて直流の電力が供給されることになる。これは、スピンドルモータ1の正常な回転を妨げて、回転停止を早めることとなる。これにより、磁気ディスク装置は、誘起電力を効率的に利用することができず、VCM駆動回路21に供給される電力が不足して磁気ヘッドの退避が完了できなくなる可能性がある。
If latch-up occurs, DC power is supplied to the spindle motor 1 through a switch element that is fixedly turned on. This hinders normal rotation of the spindle motor 1 and accelerates the rotation stoppage. As a result, the magnetic disk device cannot efficiently use the induced power, and there is a possibility that the power supplied to the
そこで、実施の形態2に係る磁気ディスク装置は、退避時にチャタリングが起きれば、スイッチ素子15、16、17を全てオフ状態にすることとしている。これにより、磁気ディスク装置は、直流の電力がスピンドルモータ1に供給されることを防止して、磁気ヘッドの退避を完了させることができる。
<磁気ディスク装置の全体構成>
実施の形態2に係る磁気ディスク装置は、実施の形態1の磁気ディスク装置と比較して、最大検出回路22のみが異なり、それ以外の構成については同様である。したがって、最大検出回路のみについて説明し、それ以外の構成については説明を省略する。
Therefore, in the magnetic disk device according to the second embodiment, if chattering occurs during retraction, all the
<Overall configuration of magnetic disk device>
The magnetic disk device according to the second embodiment differs from the magnetic disk device according to the first embodiment only in the
<最大検出回路>
図7は、最大検出回路30の構成を示す図である。
最大検出回路30は、実施の形態1に係る最大検出回路22にトランジスタQ7を加えた構成となっている。
トランジスタQ7は、トランジスタQ4、Q5、Q6と同程度の電気的特性をもつバイポーラトランジスタである。トランジスタQ7は、コレクタを端子8に接続し、エミッタをスイッチ素子29に接続している。
<Maximum detection circuit>
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the
The
Transistor Q7 is a bipolar transistor having the same electrical characteristics as transistors Q4, Q5, and Q6. The transistor Q7 has a collector connected to the
上記構成の最大検出回路30の動作を、正常時と退避時とに分けて説明する。
正常時には、スイッチ素子29はオフ状態なので、実施の形態1と同様に、スイッチ素子15、16、17は全てオフ状態となる。
一方、退避時には、スイッチ素子29はオン状態となり、トランジスタQ4、Q5、Q6、Q7が駆動する。トランジスタQ4、Q5、Q6、Q7は、これらのうち、ベース電圧が最大のトランジスタのみがオン状態となる。
The operation of the
Since the
On the other hand, at the time of retraction,
通常、退避時には、電圧V8は一旦ゼロとなる。したがって、トランジスタQ4、Q5、Q6のうち、オン状態となるトランジスタが周期的に移り変わり、スピンドルモータ1の誘起電力が整流される。このとき電圧V8は、整流された電圧と等しくなる。例えば、スイッチ素子15がオン状態であれば、V8=V4−Vonとなる。また、スイッチ素子16がオン状態であれば、V8=V5−Vonとなり、スイッチ素子17がオン状態であれば、V8=V6−Vonとなる。いずれのスイッチ素子がオン状態であっても、電圧V4、V5、V6、V8の中で、電圧V8が最大になることはなく、トランジスタQ7はオフ状態を保つ。
Usually, at the time of evacuation, the voltage V8 once becomes zero. Therefore, of the transistors Q4, Q5, and Q6, the transistor that is turned on periodically changes, and the induced power of the spindle motor 1 is rectified. At this time, the voltage V8 is equal to the rectified voltage. For example, if the
しかし、チャタリングが起きれば、電源電圧VCCが復帰し、電圧V8が上昇することになる。このとき電圧V8が、電圧V4、V5、V6よりも高く上昇すれば、トランジスタQ7がオン状態となると共に、トランジスタQ4、Q5、Q6はオフ状態となる。これにより、スイッチ素子15、16、17は全てオフ状態となる。このように、磁気ディスク装置は、電源電圧VCCが復帰すればスイッチ素子15、16、17を全てオフ状態とすることにより、直流の電力がスピンドルモータ1に供給されることを防止することができる。
However, if chattering occurs, the power supply voltage VCC recovers and the voltage V8 increases. At this time, if the voltage V8 rises higher than the voltages V4, V5, V6, the transistor Q7 is turned on and the transistors Q4, Q5, Q6 are turned off. Thereby, all the
また、チャタリングがおさまり、電圧V8が、電圧V4、V5、V6のいずれかよりも低くなれば、再び、スピンドルモータ1の誘起電力が整流されてVCM駆動回路21に供給される。
<磁気ディスク装置の全体動作>
上記構成の磁気ディスク装置の全体の動作を以下に説明する。
When chattering stops and the voltage V8 becomes lower than any of the voltages V4, V5, and V6, the induced power of the spindle motor 1 is again rectified and supplied to the
<Overall operation of magnetic disk device>
The overall operation of the magnetic disk drive having the above configuration will be described below.
図8は、磁気ディスク装置内の各端子の電圧を示す図である。
図8中のV7offは、ボディダイオード7aによる電圧降下分である(約0.7ボルト)。
図8では、退避時においてtcからtdまでの期間、チャタリングにより電源電圧VCCが復帰した状況を想定している。したがって、電源電圧VCCは、tcからtdまでのチャタリング期間において正常値を示す。
FIG. 8 is a diagram showing the voltage at each terminal in the magnetic disk device.
V7off in FIG. 8 is a voltage drop due to the
In FIG. 8, it is assumed that the power supply voltage VCC is restored by chattering during the period from tc to td at the time of saving. Therefore, the power supply voltage VCC shows a normal value in the chattering period from tc to td.
磁気ディスク装置は、このような状況下では以下のように動作する。
磁気ディスク装置の動作は、tcまでは実施の形態1と同様である。このとき、電圧V4、V5、V6、V8のうち、電圧V8が最大になることはなく、トランジスタQ7はオフ状態を保つ。
その後、tcからtdまで、電源電圧VCCが正常値に復帰する。このとき、スイッチ素子7はオフ状態を保つので、端子8は、電源からスイッチ素子7のボディダイオード7aを通じて電力の供給を受ける。したがって、電圧V8は、VCC−V7offとなる。この場合、電圧V8が、電圧V4、V5、V6の全てを上回ることがあり得る。するとトランジスタQ4、Q5、Q6、Q7のうち、トランジスタQ7のみがオン状態となり、スイッチ素子15、16、17の全てがオフ状態となる。これにより、磁気ディスク装置は、直流の電力がスピンドルモータ1に供給されることを防止することができる。したがって、チャタリング期間におけるスピンドルモータ1の回転速度の低下を極力少なくすることができる。
Under such circumstances, the magnetic disk device operates as follows.
The operation of the magnetic disk device is the same as that of the first embodiment up to tc. At this time, of the voltages V4, V5, V6, and V8, the voltage V8 does not become the maximum, and the transistor Q7 maintains the off state.
Thereafter, the power supply voltage VCC returns to a normal value from tc to td. At this time, since the
td以降では、再び電源電圧VCCがゼロとなる。このとき、再び、スピンドルモータ1の誘起電力が整流されてVCM駆動回路21に供給される。
以上説明したように、最大検出回路30は、退避時においてチャタリングが起きれば、スイッチ素子15、16、17を全てオフ状態にすることとしている。これにより、磁気ディスク装置は、直流の電力がスピンドルモータ1に供給されることを防止し、チャタリング期間におけるスピンドルモータ1の回転速度の低下を極力少なくすることができる。
(実施の形態3)
<概要>
実施の形態3では、最大検出回路に比較器を利用した磁気ディスク装置について説明する。
After td, the power supply voltage VCC becomes zero again. At this time, the induced power of the spindle motor 1 is again rectified and supplied to the
As described above, the
(Embodiment 3)
<Overview>
In the third embodiment, a magnetic disk device using a comparator for the maximum detection circuit will be described.
<磁気ディスク装置の全体構成>
実施の形態3に係る磁気ディスク装置は、実施の形態2の磁気ディスク装置と比較して、最大検出回路22のみが異なり、それ以外の構成については同様である。したがって、最大検出回路のみについて説明し、それ以外の構成については説明を省略する。
<最大検出回路>
図9は、最大検出回路31の構成を示す図である。
<Overall configuration of magnetic disk device>
The magnetic disk device according to the third embodiment is different from the magnetic disk device according to the second embodiment only in the
<Maximum detection circuit>
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the
最大検出回路31は、昇圧回路28、スイッチ素子29、比較器32、33、34を備える。
昇圧回路28は、正常時又は退避時のいずれであっても電圧V8を昇圧して出力する。
スイッチ素子29は、判定回路3からの信号電圧に応じて、正常時にはオフ状態になり、退避時にはオン状態になる。
The
The
According to the signal voltage from the
比較器32、33、34は、それぞれプラス端子とマイナス端子との電圧を比較して、プラス端子の電圧が大きければ電源端子の電圧を出力し、マイナス端子の電圧が大きければグラウンド端子の電圧を出力する。ここで、各比較器の電源端子はスイッチ素子29に共通に接続され、グラウンド端子はグラウンドに接続されている。また、電源端子の電圧とは、スイッチ素子29がオン状態であれば、昇圧回路28により昇圧された電圧V40(ハイレベル)、グラウンド端子の電圧とは、グラウンド電圧(ローレベル)である。
The
上記構成の最大検出回路31の動作を、正常時と退避時とに分けて説明する。
正常時には、電圧V8は、ほぼ電源電圧VCCとなっている。昇圧回路28は電源電圧VCCを昇圧して、スイッチ素子29に与えている。
また、正常時には、判定回路3からの信号電圧がハイレベルであり、それに応じてスイッチ素子29はオフ状態である。したがって比較器32、33、34は駆動しない。
The operation of the
When normal, the voltage V8 is substantially the power supply voltage VCC. The
In the normal state, the signal voltage from the
これにより、スイッチ素子15、16、17のゲートは、全てローレベルとなるので、スイッチ素子15、16、17は全てオフ状態となる。
一方、退避時には、スイッチ素子29はオン状態となり、比較器32、33、34が駆動する。
比較器32は、電圧V4と電圧V8とを比較して、電圧V4が高ければハイレベルを出力し、電圧V8が高ければローレベルを出力する。したがって、電圧V4が電圧V8よりも高い場合に、スイッチ素子15がオン状態となる。逆に電圧V4が電圧V8よりも低い場合に、スイッチ素子15がオフ状態となる。
As a result, the gates of the
On the other hand, at the time of retraction, the
The
比較器33は、電圧V5と電圧V8とを比較して、電圧V5が高ければハイレベルを出力し、電圧V8が高ければローレベルを出力する。したがって、電圧V5が電圧V8よりも高い場合に、スイッチ素子16がオン状態となる。逆に電圧V5が電圧V8よりも低い場合に、スイッチ素子16がオフ状態となる。
比較器34は、電圧V6と電圧V8とを比較して、電圧V6が高ければハイレベルを出力し、電圧V8が高ければローレベルを出力する。したがって、電圧V6が電圧V8よりも高い場合に、スイッチ素子17がオン状態となる。逆に電圧V6が電圧V8よりも低い場合に、スイッチ素子17がオフ状態となる。
The
The
誘起電力は、三相交流であるため、各相の電圧波形は電気角にして120度ずつ位相が異なる。したがって、ある時間帯では、電圧V4が最大となり、次の時間帯では、電圧V5が最大となるというように周期的に移り変わる。それに応じて、比較器32、33、34が、周期的にハイレベルを出力する。
例えば、電圧V4、V5、V6のうち、電圧V4が最大のとき、比較器32がハイレベルを出力し、それに伴いスイッチ素子15がオン状態になる。このとき、比較器32のプラス端子には電圧V4、マイナス端子には電圧V8(=V4−Von)が入力されている。
Since the induced power is a three-phase alternating current, the phase of the voltage waveform of each phase differs by 120 degrees in terms of electrical angle. Therefore, the voltage V4 is maximized in a certain time zone, and the voltage V5 is maximized in the next time zone. In response to this, the
For example, when the voltage V4 is the maximum among the voltages V4, V5, and V6, the
電圧V4は、時間の経過とともに正弦波状に次第に降下し、電圧V5が次第に上昇する。電圧V5が電圧V8(=V4−Von)より高くなれば、比較器33がハイレベルを出力し、それに伴いスイッチ素子16がオン状態になる。この瞬間には、比較器32はまだオン状態を保ち、それに伴いスイッチ素子15もオン状態のままである。
その後すぐに、電圧V4がさらに降下して、電圧V5がさらに上昇することで、電圧V4が、電圧V8(=V5−Von)より低くなる。これにより、比較器32はローレベルを出力し、それに伴いスイッチ素子15がオフ状態になる。このとき、電圧V5は電圧V8よりも高いので、比較器33はハイレベルを出力し、それに伴いスイッチ素子16はオン状態を保つ。
The voltage V4 gradually decreases in a sine wave shape with the passage of time, and the voltage V5 gradually increases. When the voltage V5 becomes higher than the voltage V8 (= V4-Von), the
Immediately thereafter, the voltage V4 further decreases and the voltage V5 further increases, so that the voltage V4 becomes lower than the voltage V8 (= V5-Von). As a result, the
このように、比較器32、33、34が、周期的にハイレベルを出力することにより、スイッチ素子15、16、17が周期的にオン状態となり、誘起電力を効率的に整流することができる。
ここで、チャタリングが起きれば、電源電圧VCCが復帰し、電圧V8が上昇することになる。このとき電圧V8が、電圧V4、V5、V6よりも高く上昇すれば、比較器32、33、34の全てがローレベルを出力する。これにより、スイッチ素子15、16、17は全てオフ状態となる。このように、磁気ディスク装置は、スイッチ素子15、16、17を全てオフ状態とすることにより、直流の電力がスピンドルモータ1に供給されることを防止することができる。
Thus, the
Here, if chattering occurs, the power supply voltage VCC is restored, and the voltage V8 rises. At this time, if the voltage V8 rises higher than the voltages V4, V5, and V6, all of the
また、チャタリングがおさまり、電圧V8が、電圧V4、V5、V6のいずれかよりも低くなれば、再び、スピンドルモータ1の誘起電力が整流されてVCM駆動回路21に供給される。
(実施の形態4)
<概要>
実施の形態2に係るSPM駆動回路2は、その内部にDC/ACコンバータを備え、正常時には電源の直流電力を三相交流に変換してスピンドルモータ1に供給している。一方、整流回路25は、一種のAC/DCコンバータである。これらは、その変換の向きが逆であるものの、三相交流と直流とを変換するものとしては共通する。しかも、SPM駆動回路2は正常時のみ動作し、整流回路25は退避時のみ動作するものなので、それぞれが同時に動作するものではない。そこで、実施の形態4に係る磁気ディスク装置は、SPM駆動回路2と整流回路25とで、構造上共通する部分を共用することにより、半導体チップの小型化を図る。
<磁気ディスク装置の全体構成>
実施の形態4に係る磁気ディスク装置は、実施の形態2の磁気ディスク装置と比較して、SPM駆動回路2及び整流回路25のみが異なり、それ以外の構成については同様である。したがって、SPM駆動回路2及び整流回路25のみについて説明し、それ以外の構成については説明を省略する。
When chattering stops and the voltage V8 becomes lower than any of the voltages V4, V5, and V6, the induced power of the spindle motor 1 is again rectified and supplied to the
(Embodiment 4)
<Overview>
The
<Overall configuration of magnetic disk device>
The magnetic disk device according to the fourth embodiment is different from the magnetic disk device according to the second embodiment only in the
図10は、本発明に係る磁気ディスク装置の構成を示す図である。
変換回路35は、正常時に電源からの直流の電力を三相交流に変換してスピンドルモータ1に供給し、退避時にスピンドルモータ1の三相交流の誘起電力を直流に変換してVCM駆動回路21に供給する。スイッチ素子15〜20の接続関係については、実施の形態2と同様である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a magnetic disk device according to the present invention.
The
制御回路36は、最大検出回路22、最小検出回路23及びSPM制御回路37を備える。
SPM制御回路37は、正常時に、スイッチ素子15〜20にハイレベルとローレベルとを選択的に与えることにより、変換回路35に電源の電力を直流から三相交流に変換させる。なお、退避時には、各スイッチ素子へはハイレベルもローレベルも出力しないようにする。
The
The
<磁気ディスク装置の全体動作>
上記構成の磁気ディスク装置の全体の動作を以下に説明する。
正常時には、スイッチ素子7はオン状態である。したがって、電源からの電力はスイッチ素子7を通じてVCM駆動回路21に供給されると共に、端子8を通じて変換回路35に供給される。変換回路35は、SPM制御回路37の制御により直流を三相交流に変換してスピンドルモータ1を駆動する。
退避時には、変換回路35は実施の形態2の整流回路25と同様に、スピンドルモータ1の誘起電力を整流してVCM駆動回路21に供給する。
<Overall operation of magnetic disk device>
The overall operation of the magnetic disk drive having the above configuration will be described below.
When normal, the
At the time of evacuation, the
また、退避時においてチャタリングが発生したときの動作についても実施の形態2と同様である。
以上説明したように、磁気ディスク装置は、SPM駆動回路2と整流回路25とで、構造上共通する部分を共用することにより、半導体チップの小型化を図ることができる。
なお、全ての実施の形態において、スピンドルモータは三相交流モータとして説明しているが、これに限らず、単相交流モータであってもよい。
The operation when chattering occurs during retraction is the same as in the second embodiment.
As described above, in the magnetic disk device, the
In all the embodiments, the spindle motor is described as a three-phase AC motor. However, the present invention is not limited to this and may be a single-phase AC motor.
なお、全ての実施の形態において、整流回路は全波整流を行っているが、これに限らず、半波整流を行ってもよい。
なお、全ての実施の形態において、スイッチ素子7、15、16、17、18、19、20は、二重拡散型MOSトランジスタを用いている。しかし、制御入力端子に与えられる電圧に応じてオン状態とオフ状態とを切り替えるものであれば、これに限らない。例えば、二重拡散型以外のMOSトランジスタであってもよいし、バイポーラトランジスタ、サイリスタであってもよい。但し、MOSトランジスタは、バイポーラトランジスタと比べてオン抵抗をより小さくすることができるため、より小さな形状で半導体チップ上に作り込むことが可能であり、半導体チップに集積化する上で有利である。
In all the embodiments, the rectifier circuit performs full-wave rectification. However, the present invention is not limited to this, and half-wave rectification may be performed.
In all the embodiments, the
なお、実施の形態1では、図5を用いて昇圧回路28の構成の一例を説明しているが、以下のようにしてもよい。
図11は、昇圧回路28の構成の一例を示す図である。
図11は、図5におけるダイオードD1、D2の代わりにPチャネルのMOSトランジスタTr1、Tr2を用いる。
In the first embodiment, an example of the configuration of the
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
In FIG. 11, P-channel MOS transistors Tr1 and Tr2 are used instead of the diodes D1 and D2 in FIG.
レベルシフタ282は、入力信号に対して出力信号のレベルを拡大する回路である。これにより、インバータINV2が確実に動作することができる。レベルシフタ282は、ハイレベルを出力する場合、端子40の電圧V40を出力し、ローレベルを出力する場合、グラウンド電圧を出力する。なお、出力信号は入力信号と同じ位相であるものとする。ここで、レベルシフタ282がインバータ機能を備え、出力信号が入力信号と逆の位相となる場合にはインバータINV2は不要である。
The
トランジスタTr1は、ディスクリート製品を用いる場合には、ダイオードを並列に接続して用いる。このとき、図11に示すようにトランジスタTr1のソースSとダイオードのアノードとが接続され、トランジスタTr1のドレインDとダイオードのカソードとが接続される。トランジスタTr1が半導体集積回路の内部に構成される場合には、半導体基板又は半導体基板に相当する拡散層と、ドレイン用拡散層とを電気的に接続する。これにより、トランジスタTr1にダイオードが等価的に並列に接続されることになる。トランジスタTr2についても同様である。 When a discrete product is used, the transistor Tr1 is used by connecting a diode in parallel. At this time, as shown in FIG. 11, the source S of the transistor Tr1 and the anode of the diode are connected, and the drain D of the transistor Tr1 and the cathode of the diode are connected. When the transistor Tr1 is configured in the semiconductor integrated circuit, the semiconductor substrate or a diffusion layer corresponding to the semiconductor substrate and the drain diffusion layer are electrically connected. As a result, a diode is equivalently connected in parallel to the transistor Tr1. The same applies to the transistor Tr2.
この昇圧回路は、以下のように動作する。
インバータINV1は、クロック生成回路281のクロック信号を受けてスイッチング動作を行い、クロック信号の位相を反転して出力する。
キャパシタC1は、インバータINV1の出力がローレベルのとき、トランジスタTr1がオン状態となるので、端子8からの電力を充電する。トランジスタTr1のオン抵抗による電圧降下は約0.3ボルトであり、ダイオードD1の順方向電圧(約0.7ボルト)に比べて小さい。そのため、キャパシタC1の充電電圧が図5の場合に比べて高くなる。また、トランジスタTr2は、インバータINV1の出力がローレベルであれば、インバータINV2の出力がハイレベルになるのでオフ状態となる。したがって、キャパシタC2に蓄積された電荷がキャパシタC1に逆流することはない。
This booster circuit operates as follows.
The inverter INV1 receives the clock signal from the
Since the transistor Tr1 is turned on when the output of the inverter INV1 is at a low level, the capacitor C1 is charged with power from the
次に、インバータINV1の出力がハイレベルのとき、キャパシタC1は、トランジスタTr2を通じてキャパシタC2に対して放電する。このときトランジスタTr1がオフ状態となっているので、キャパシタC1の電荷が端子8に逆流することはない。また、トランジスタTr2は、インバータINV1の出力がハイレベルであれば、インバータINV2の出力がローレベルになるのでオン状態となっている。ここでトランジスタTr2のオン抵抗による電圧降下は約0.3ボルトであり、ダイオードD2の順方向電圧(約0.7ボルト)に比べて小さい。そのため、キャパシタC2の充電電圧が図5の場合に比べて高くなる。
Next, when the output of the inverter INV1 is at a high level, the capacitor C1 is discharged to the capacitor C2 through the transistor Tr2. At this time, since the transistor Tr1 is in an off state, the charge of the capacitor C1 does not flow backward to the
このように、この昇圧回路は、図5の昇圧回路に比べて昇圧の能力が高く、退避時という電力が限られた状況においては有用である。
また、さらに小型化という面に着目し、昇圧回路を以下のようにしてもよい。
図12は、昇圧回路28の構成の一例を示す図である。
図12は、図11におけるトランジスタTr1の代わりにNチャネルのMOSトランジスタTr3を用いる。
Thus, this booster circuit has a higher boosting capability than the booster circuit of FIG. 5, and is useful in a situation where the power at the time of saving is limited.
Further, paying attention to further miniaturization, the booster circuit may be configured as follows.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
In FIG. 12, an N-channel MOS transistor Tr3 is used instead of the transistor Tr1 in FIG.
一般にNチャネルのMOSトランジスタは、PチャネルのMOSトランジスタに比べて2倍から3倍の通電能力を有している。そのため、NチャネルのMOSトランジスタを採用するほうが半導体集積回路の全体のチップ面積を小さくすることができる。チップ面積が小さくなるとチップ単価を安くできるというコストメリットが期待できる。
NチャネルのMOSトランジスタTr3は、ディスクリート製品を用いる場合には、ダイオードを並列に接続して用いる。このとき、図12に示すようにトランジスタTr3のソースSとダイオードのアノードとが接続され、トランジスタTr3のドレインDとダイオードのカソードとが接続される。トランジスタTr3が半導体集積回路の内部に構成される場合には、半導体基板又は半導体基板に相当する拡散層と、ソース用拡散層とを電気的に接続する。これにより、トランジスタTr3にダイオードが等価的に並列に接続されることになる。
In general, an N-channel MOS transistor has a current-carrying capacity two to three times that of a P-channel MOS transistor. For this reason, the entire chip area of the semiconductor integrated circuit can be reduced by employing an N-channel MOS transistor. The cost merit that the chip unit price can be reduced can be expected when the chip area is reduced.
The N-channel MOS transistor Tr3 is used by connecting a diode in parallel when a discrete product is used. At this time, as shown in FIG. 12, the source S of the transistor Tr3 and the anode of the diode are connected, and the drain D of the transistor Tr3 and the cathode of the diode are connected. When the transistor Tr3 is configured inside the semiconductor integrated circuit, the semiconductor substrate or a diffusion layer corresponding to the semiconductor substrate and the source diffusion layer are electrically connected. As a result, a diode is equivalently connected in parallel to the transistor Tr3.
トランジスタTr3は、ソース電圧よりも高い電圧をゲートに入力しなければオン状態にならない。そのため、インバータINV2の出力によりオンオフ制御される。
なお、トランジスタTr2については、ソース電圧よりも高い電圧をゲート電圧として必要とするNチャネルのMOSトランジスタに置き換えることはできない。
この昇圧回路は、以下のように動作する。
The transistor Tr3 is not turned on unless a voltage higher than the source voltage is input to the gate. Therefore, on / off control is performed by the output of the inverter INV2.
Note that the transistor Tr2 cannot be replaced with an N-channel MOS transistor that requires a voltage higher than the source voltage as a gate voltage.
This booster circuit operates as follows.
インバータINV1は、クロック生成回路281のクロック信号を受けてスイッチング動作を行い、クロック信号の位相を反転して出力する。
インバータINV1の出力がローレベルのとき、インバータINV2の出力がハイレベルになるので、トランジスタTr3がオン状態となる。このとき、キャパシタC1は、端子8からの電力を充電する。トランジスタTr3のオン抵抗による電圧降下は約0.3ボルトであり、ダイオードD1の順方向電圧(約0.7ボルト)に比べて小さい。そのため、キャパシタC1の充電電圧が図5の場合に比べて高くなる。また、トランジスタTr2は、インバータINV1の出力がローレベルであれば、インバータINV2の出力がハイレベルになるのでオフ状態となる。したがって、キャパシタC2に蓄積された電荷がキャパシタC1に逆流することはない。
The inverter INV1 receives the clock signal from the
When the output of the inverter INV1 is at a low level, the output of the inverter INV2 is at a high level, so that the transistor Tr3 is turned on. At this time, the capacitor C1 is charged with electric power from the
次に、インバータINV1の出力がハイレベルのとき、キャパシタC1は、トランジスタTr2を通じてキャパシタC2に対して放電する。このときトランジスタTr3がオフ状態となっているので、キャパシタC1の電荷が端子8に逆流することはない。また、トランジスタTr2は、インバータINV1の出力がハイレベルであれば、インバータINV2の出力がローレベルになるのでオン状態となっている。ここでトランジスタTr2のオン抵抗による電圧降下は約0.3ボルトであり、ダイオードD2の順方向電圧(約0.7ボルト)に比べて小さい。そのため、キャパシタC2の充電電圧が図5の場合に比べて高くなる。
Next, when the output of the inverter INV1 is at a high level, the capacitor C1 is discharged to the capacitor C2 through the transistor Tr2. At this time, since the transistor Tr3 is in an OFF state, the charge of the capacitor C1 does not flow backward to the
なお、この昇圧回路は、動作の初期、即ち、出力電圧V40が十分昇圧されていないとき、トランジスタTr3を完全導通させることができない。したがって、初期においては、キャパシタC1は、トランジスタTr3に並列に接続されたダイオードを通じて電力を受けることになり、昇圧回路の昇圧能力がよくない。しかし、時間の経過とともに出力電圧40が十分昇圧されるとトランジスタTr3が完全導通することになり、昇圧回路の昇圧能力がよくなる。
Note that this booster circuit cannot fully conduct the transistor Tr3 at the beginning of the operation, that is, when the output voltage V40 is not sufficiently boosted. Therefore, initially, the capacitor C1 receives power through a diode connected in parallel with the transistor Tr3, and the boosting capability of the boosting circuit is not good. However, when the
本発明に係る昇圧回路は、初期の昇圧能力がよくなくても正常時から予め動作しているので、磁気ヘッドの退避を要する事態になるまでには十分昇圧されていると考えられる。したがって、現実の使用には支障がないと考えられる。
なお、実施の形態1では、クロック生成回路281としてリングオシレータを採用しているが、低い電圧でも安定的にクロック信号を生成することができれば、これに限らない。
Since the booster circuit according to the present invention operates in advance from the normal time even if the initial boosting capability is not good, it is considered that the booster circuit is sufficiently boosted until it becomes necessary to retract the magnetic head. Therefore, it is considered that there is no problem in actual use.
In the first embodiment, a ring oscillator is employed as the
本発明の磁気ディスク装置は、ハードディスク駆動装置(HDD)に利用可能である。 The magnetic disk device of the present invention can be used for a hard disk drive (HDD).
1 スピンドルモータ
2 SPM駆動回路
3 判定回路
7 スイッチ素子
15〜20 スイッチ素子
21 VCM駆動回路
22、30 最大検出回路
23 最小検出回路
25 整流回路
26 ボイスコイルモータ
27、36 制御回路
28 昇圧回路
29 スイッチ素子
31 最大検出回路
32、33、34 比較器
35 変換回路
37 SPM制御回路
281 クロック生成回路
282 レベルシフタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
電源電圧を監視して所定値以下か否かを判定する判定回路と、
磁気ディスクを回転駆動するモータのコイルと磁気ヘッドを駆動するアクチュエータとを接続する配線上に設けられており、制御入力端子に与えられる電圧に応じてオン状態とオフ状態とを切り替えるスイッチ素子と、
前記アクチュエータと前記スイッチ素子の制御入力端子とを接続する配線上に設けられており、前記判定回路が所定値以下と判定したときには前記スイッチ素子を介して前記アクチュエータに供給された電圧を昇圧することにより前記スイッチ素子の制御入力端子に供給すべき電圧を得る昇圧回路と、
前記判定回路が所定値以下と判定したとき、前記スイッチ素子の制御入力端子に前記昇圧回路により得られた電圧を与えてオン状態にすることにより、前記モータに発生した誘起電力を前記アクチュエータに供給するスイッチ制御手段と
を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。 A magnetic disk device having an auto retract function,
A determination circuit for monitoring the power supply voltage to determine whether or not it is equal to or less than a predetermined value;
Is provided on the wiring connecting the actuator for driving the coil and the magnetic head of the motor for rotating the magnetic disk, and a switching element for switching an ON state and an OFF state in response to the voltage applied to the control input terminal ,
Said actuator and is provided on a wiring connecting the control input terminal of the switching element, wherein the decision circuit boosts the voltage supplied to the actuator via the switching element when it is determined that the predetermined value or less A booster circuit for obtaining a voltage to be supplied to the control input terminal of the switch element,
When the determination circuit determines that the value is equal to or less than a predetermined value, the induced power generated in the motor is supplied to the actuator by applying the voltage obtained by the booster circuit to the control input terminal of the switch element and turning it on. And a switch control means.
キャパシタと、
所定周期でハイレベルとローレベルとを繰り返すクロック信号を生成して前記キャパシタの第1の端子に出力するクロック生成回路と、
前記クロック信号がローレベルのときに前記アクチュエータに供給されている電圧を前記キャパシタの第2の端子に入力し、前記クロック信号がハイレベルのときに前記キャパシタの第2の端子から電圧を出力する昇圧制御回路と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁気ディスク装置。 The booster circuit includes:
And tree Yapashita,
A clock generation circuit that generates a clock signal that repeats a high level and a low level at a predetermined period and outputs the clock signal to the first terminal of the capacitor ;
Enter the voltage the clock signal is supplied to the actuator at a low level to a second terminal of said capacitor, said clock signal to output a voltage from the second terminal of the capacitor at the high level The magnetic disk apparatus according to claim 1, further comprising: a step-up control circuit.
3以上の奇数個のインバータが縦続接続され、最終段のインバータの出力電圧がクロック信号として出力されると共に、当該出力電圧が初段のインバータの入力電圧として入力されるリングオシレータであること
を特徴とする請求項2に記載の磁気ディスク装置。 The clock generation circuit includes:
It is a ring oscillator in which an odd number of three or more inverters are connected in cascade, and the output voltage of the last stage inverter is output as a clock signal, and the output voltage is input as the input voltage of the first stage inverter. The magnetic disk device according to claim 2.
前記スイッチ制御手段は、
前記判定回路が所定値以下と判定したとき、前記昇圧回路により得られた電圧を前記トランジスタのゲートに与えることによりドレインソース間を導通させ、前記判定回路が所定値以下と判定しないとき、前記昇圧回路により得られた電圧を前記トランジスタのゲートに与えないことによりドレインソース間を導通させないこと
を特徴とする請求項1に記載の磁気ディスク装置。 The switch element is a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type transistor, the source of the transistor is connected to the motor side, and the drain is connected to the actuator side.
The switch control means includes
When said determination circuit determines that less than a predetermined value, a voltage obtained by said boosting circuit to conduct between the drain and the source by applying a gate of said transistor, when said determination circuit determines that no less than a predetermined value, the booster 2. The magnetic disk device according to claim 1, wherein the drain and the source are not conducted by not applying the voltage obtained by the circuit to the gate of the transistor.
電源電圧を監視して所定値以下か否かを判定する判定回路と、
磁気ディスクを回転駆動する三相モータの各コイルと磁気ヘッドを駆動するアクチュエータとを接続する各相の配線上にそれぞれ設けられている複数のスイッチ素子と、
前記アクチュエータと前記複数のスイッチ素子の制御入力端子とを接続する配線上に設けられており、前記判定回路が所定値以下と判定したときには前記複数のスイッチ素子により整流されて前記アクチュエータに供給された電圧を昇圧することにより、前記複数のスイッチ素子の制御入力端子に供給すべき電圧を得る昇圧回路と、
前記複数のスイッチ素子のモータ側の電圧のうち最大の電圧を示す箇所を特定する特定回路と、
前記判定回路が所定値以下と判定したとき、特定された箇所のスイッチ素子の制御入力端子のみに前記昇圧回路により得られた電圧を与えて当該スイッチ素子をオン状態にすることにより、前記三相モータの誘起電力を整流して前記アクチュエータに供給する制御回路と
を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。 A magnetic disk device having an auto retract function,
A determination circuit for monitoring the power supply voltage to determine whether or not it is equal to or less than a predetermined value;
A plurality of switching elements are provided respectively on each phase of the wiring connecting the actuator for driving each coil and the magnetic head of the three-phase motor for rotating the magnetic disk,
It said actuator and is provided on a wiring connecting the control input terminals of the plurality of switching elements, supply the decision circuit when it is determined that the predetermined value or less is rectified by the plurality of switching elements to said actuator A booster circuit that obtains a voltage to be supplied to the control input terminals of the plurality of switch elements by boosting the generated voltage;
A specific circuit for specifying a location indicating the maximum voltage among the voltages on the motor side of the plurality of switch elements;
When the determination circuit determines that it is less than or equal to a predetermined value, the voltage obtained by the booster circuit is applied only to the control input terminal of the switch element at the specified location to turn on the switch element, thereby And a control circuit that rectifies the induced electric power of the motor and supplies the rectified electric power to the actuator.
前記制御回路は、特定された箇所が前記複数のスイッチ素子のアクチュエータ側であれば、全てのスイッチ素子をオフ状態にすること
を特徴とする請求項5に記載の磁気ディスク装置。 The specific circuit detects a voltage on the motor side of the plurality of switch elements and a voltage on the actuator side of the switch elements, and specifies a location indicating the maximum voltage among the detected voltages ,
6. The magnetic disk device according to claim 5 , wherein the control circuit turns off all the switch elements when the specified location is on the actuator side of the plurality of switch elements .
を特徴とする請求項5に記載の磁気ディスク装置。 Wherein the plurality of switching elements, MOS is (Metal Oxide Semiconductor) transistor, the source of the transistor to the motor side, the magnetic according to claim 5, characterized in that the drain is connected to the actuator side Disk unit.
前記判定回路が所定値以下と判定していないとき、前記複数のスイッチ素子を選択的にオン状態にすることにより、三相交流の電力を前記三相モータに供給して、前記磁気ディスクを回転駆動させること
を特徴とする請求項5に記載の磁気ディスク装置。 The control circuit further includes:
When the determination circuit does not determine that the value is equal to or less than a predetermined value, the plurality of switch elements are selectively turned on to supply three-phase AC power to the three-phase motor and rotate the magnetic disk. The magnetic disk device according to claim 5, wherein the magnetic disk device is driven.
電源電圧を監視して所定値以下か否かを判定する判定回路と、
磁気ディスクを回転駆動する三相モータの各コイルと磁気ヘッドを駆動するアクチュエータとを接続する各相の配線上にそれぞれ設けられている複数のスイッチ素子と、
前記アクチュエータと前記複数のスイッチ素子の制御入力端子とを接続する配線上に設けられており、前記判定回路が所定値以下と判定したときには前記複数のスイッチ素子により整流されて前記アクチュエータに供給された電圧を昇圧することにより、前記複数のスイッチ素子の制御入力端子に供給すべき電圧を得る昇圧回路と、
前記複数のスイッチ素子のモータ側の電圧とアクチュエータ側の電圧とをそれぞれ比較する複数の比較回路と、
前記判定回路が所定値以下と判定したとき、前記複数の比較回路によりモータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも高いと判定されたスイッチ素子をオン状態にし、モータ側の電圧がアクチュエータ側の電圧よりも低いと判定されたスイッチ素子をオフ状態にすることにより、前記三相モータの誘起電力を整流して前記アクチュエータに供給する制御回路と
を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。 A magnetic disk device having an auto retract function,
A determination circuit for monitoring the power supply voltage to determine whether or not it is equal to or less than a predetermined value;
A plurality of switching elements are provided respectively on each phase of the wiring connecting the actuator for driving each coil and the magnetic head of the three-phase motor for rotating the magnetic disk,
Provided on the wiring connecting the actuator and the control input terminals of the plurality of switch elements, and when the determination circuit determines that the value is equal to or less than a predetermined value, is rectified by the plurality of switch elements and supplied to the actuator A step-up circuit for obtaining a voltage to be supplied to the control input terminals of the plurality of switch elements by boosting the voltage;
A plurality of comparison circuits for comparing the voltage on the motor side and the voltage on the actuator side of each of the plurality of switch elements;
When the determination circuit determines that the voltage is equal to or less than a predetermined value, the switch element determined by the plurality of comparison circuits that the motor side voltage is higher than the actuator side voltage is turned on, and the motor side voltage is the actuator side voltage. And a control circuit that rectifies the induced power of the three-phase motor and supplies it to the actuator by turning off the switch element determined to be lower than the switching element.
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