專利名稱：無刷電機(jī)控制裝置及使用其的盤設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無刷電機(jī)控制裝置及使用其的盤設(shè)備，且更具體地涉及一種用于設(shè)置一超前角以改變電機(jī)的特性的無刷電機(jī)控制裝置，以及使用其的盤設(shè)備。
該種盤設(shè)備經(jīng)常被設(shè)計以提供具有記錄和再現(xiàn)各種類型的盤所要求的所有功能的各元件，例如光頭、盤電機(jī)、信號處理LSI等。因此，被設(shè)置用于一種盤的條件可能與用于另一種盤的條件發(fā)生沖突，從而阻礙了性能的改善。
例如，當(dāng)涉及一盤電機(jī)時，該電機(jī)的特性經(jīng)常根據(jù)在使用其的所有類型的盤中將以最高轉(zhuǎn)速被轉(zhuǎn)動的盤的旋轉(zhuǎn)條件而被確定。在此情況下，為了減少電機(jī)的反電動勢，例如線圈的匝數(shù)被減少以使減少轉(zhuǎn)子磁鐵和定子線圈之間的耦合磁通，從而減小了生成的每單位電流的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩常數(shù))。結(jié)果，產(chǎn)生不便以使例如生成的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩被減小，且將電機(jī)的轉(zhuǎn)速變到目標(biāo)轉(zhuǎn)速所需的時間被延長。
例如，在處理例如DVD-ROM盤、DVD-RAM盤和CD-ROM盤的盤設(shè)備的情況下，用于將信息記錄至一DVD-RAM盤和自其再現(xiàn)信息的主軸電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速最大約為3250rpm。為了增高執(zhí)行ZCLV(分區(qū)恒定線速)控制的搜尋操作的速度，要求一高轉(zhuǎn)矩用于1350rpm(是一相對低速)至3250rpm范圍內(nèi)的速度。為將信息記錄至CD-ROM盤和DVD-ROM盤或自其再現(xiàn)信息，強(qiáng)烈地要求高速再現(xiàn)。經(jīng)常要求以×40或更高的速度再現(xiàn)CD-ROM上的信息。為了實現(xiàn)此要求，要求最大約9000rpm的轉(zhuǎn)速。由于這樣一高速僅需用于再現(xiàn)，在搜尋操作期間，由于電路例如具有無抖動的結(jié)構(gòu)而無需改變轉(zhuǎn)速。因此，對于搜尋操作，不需要非常高的轉(zhuǎn)矩。
如上所述，當(dāng)電機(jī)線圈被設(shè)計以提供高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)矩以使實現(xiàn)CD-ROM盤和DVD-ROM盤所需的高再現(xiàn)速度時，將無法獲得用于DVD-RAM盤的高速搜尋操作所需的高轉(zhuǎn)矩。相反，當(dāng)電機(jī)線圈被設(shè)計具有較大匝數(shù)以提供用于DVD-RAM盤的低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)矩時，將無法獲得用于CD-ROM盤和DVD-ROM盤的高速再現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)速。在此情況下，這兩種要求不能由一種電機(jī)提供。
日本專利公開號10-127086的申請公開了一種技術(shù)，其通過偏移電流流至電機(jī)的定子線圈的移位定時(translocation timing)而使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)可變。將參照圖9說明該技術(shù)。
圖9示出了一種用于無刷電機(jī)的常規(guī)控制裝置400的結(jié)構(gòu)。該控制裝置400包括一AC電源111、一整流和平滑電路112、用于輸出DC電壓VM的一轉(zhuǎn)換電源113、用于接收該DC電壓VM的一驅(qū)動控制電路114、一脈寬調(diào)制電路115、轉(zhuǎn)子位置檢測器108U、108V和108W、和一DC電機(jī)123。
該驅(qū)動控制電路114包括一差動放大器116，用于去除來自轉(zhuǎn)子位置檢測器108U、108V和108W的三相輸出信號HU’、HV’和HW’的噪聲分量；比較器117U、117V和117W，用于比較該三相輸出信號HU’、HV’和HW’；放大器120U、120V和120W，用于放大被分別輸入給比較器117U、117V和117W的三相輸出信號HU’、HV’和HW’中的兩輸出信號之一；一邏輯電路118；一電流轉(zhuǎn)換電路119；一頻率/電壓轉(zhuǎn)換器(F/V轉(zhuǎn)換器)121、和放大率改變裝置122U、112V和122W。
這里，各放大器120U、120V和120W的放大率為K。比較器117U將通過來自差動放大器116的U相輸出信號HU’乘以乘法因數(shù)K而獲得的一乘法信號HU1與V相輸出信號HV’進(jìn)行比較，并輸出一比較信號HU2。比較器11 7V將通過來自差動放大器116的V相輸出信號HV’乘以乘法因數(shù)K而獲得的一乘法信號HV1與W相輸出信號HW’進(jìn)行比較，并輸出一比較信號HV2。比較器117W將通過來自差動放大器116的W相輸出信號HW’乘以乘法因數(shù)K而獲得的一乘法信號HW1與U相輸出信號HU’進(jìn)行比較，并輸出一比較信號HW2。
比較信號HU2、HV2和HW2被輸入給邏輯電路118。邏輯電路118將U相、V相和W相正(N極)輸出信號HUU、HVU和HWU輸出給電流轉(zhuǎn)換電路119。同時，邏輯電路118將U相、V相和W相負(fù)(S極)輸出信號HUL、HVL和HWL輸出給電流轉(zhuǎn)換電路119電流轉(zhuǎn)換電路119通過U相、V相和W相正極啟通功率元件TRU1、TRV1和TRW1，并通過U相、V相和W相負(fù)極啟通功率元件TRU2、TRV2和TRW2。這樣，電流轉(zhuǎn)換電路119序列地將DC電壓VM提供給DC電機(jī)123的3相107U、107V和107W。
F/V轉(zhuǎn)換器121將來自差動放大器116的輸出轉(zhuǎn)換成一電壓信號。放大率改變裝置122U、122V和122W根據(jù)F/V轉(zhuǎn)換器121的輸出而改變放大器120U、120V和120W的放大率K。
由于上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)輸入給各比較器117U、117V和117W的兩信號之一通過放大器120U、120V和120W被相應(yīng)地放大K，其中K＞1時，超前角(lead angle)Δθ被給予DC電機(jī)123的三相107U、107V和107W。根據(jù)一轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)速，借助于F/V轉(zhuǎn)換器121，超前角Δθ被設(shè)至一最優(yōu)值。
上述用于無刷電機(jī)的控制裝置400具有以下問題。
當(dāng)一大的超前角被給予該無刷電機(jī)(例如DC電機(jī)123)時，該無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動被增大，且因此控制裝置400的一不需要的振動被增大。這使得難以將該控制裝置400用在不能承受振動的一精密裝置中。振動的幅度由包括由于無刷電機(jī)中的單獨變化所引發(fā)的振動附加力的改變和與該振動附加力的改變相關(guān)聯(lián)的控制裝置400的整體的振動傳遞特性的改變的復(fù)合因數(shù)所確定。為了將不需的振動幅度限制到考慮所有改變因數(shù)的一預(yù)定值或更小，需要將超前角的可調(diào)節(jié)角限制得較窄。這樣，該電機(jī)的特性不能被明顯地改變。當(dāng)一較大超前角被給予該無刷電機(jī)時，出現(xiàn)另一問題用于將振動水平限制到一預(yù)定水平或更小的控制裝置400的可靠性不夠。
使用一無刷電機(jī)的盤設(shè)備允許被振動的水平依據(jù)于例如DVD盤的具有高記錄密度的一信息盤被使用還是例如CD-ROM的具有低記錄密度的一信息盤被使用而改變。結(jié)果，可被設(shè)置用于該無刷電機(jī)的超前角的范圍發(fā)生改變。使用一無刷電機(jī)的盤設(shè)備允許被振動的水平還依據(jù)于是使用一僅再現(xiàn)DVD-ROM盤還是使用一可記錄且可再現(xiàn)的DVD-RAM盤而改變。可被設(shè)置用于該無刷電機(jī)的超前角的范圍發(fā)生改變。在允許的振動水平中的這樣一改變通常未被考慮。
上述盤設(shè)備包括可變超前角的控制，使得難以簡化電機(jī)控制結(jié)構(gòu)。原因在于超前角是根據(jù)轉(zhuǎn)速而被設(shè)置的。這樣一系統(tǒng)要求包括F/V轉(zhuǎn)換器的元件且還要求轉(zhuǎn)速被恒久地監(jiān)視以使更新該超前角。結(jié)果，需要專門設(shè)置該超前角的一電路，或經(jīng)常需要使用中斷以在一CPU、DSP等類似裝置被使用的情況下更新該超前角。
在目標(biāo)轉(zhuǎn)速被頻繁改變且需要控制實際轉(zhuǎn)速以跟隨該目標(biāo)轉(zhuǎn)速的情況下，需要控制驅(qū)動電流幅值同時改變超前角。由于兩參數(shù)被同時改變，使得控制操作復(fù)雜。
由于自三個轉(zhuǎn)子位置檢測器108U、108V和108W輸出中的幅值的變化，且由于這些輸出的波形失真，超前角的設(shè)置精度被劣化。當(dāng)來自三個轉(zhuǎn)子位置檢測器108U、108V和108W的輸出具有相同的正弦波信號，且這些正弦波具有相等的幅值時，由于以下原因，可設(shè)置一精確的超前角。通過將兩輸出之一放大一常數(shù)值且將該放大的輸出與另一輸出合成，具有被移位了一期望的量的正弦波信號可被形成。然而，實際中，由于例如轉(zhuǎn)子位置檢測器(例如霍爾元件)中的單獨變化或由于溫度而導(dǎo)致的這些轉(zhuǎn)子位置檢測器的特性的改變，來自三個轉(zhuǎn)子位置檢測器108U、108V和108W的輸出具有不同的幅值。當(dāng)這些具有不同幅值的信號被使用時，U相、V相和W相中的超前角是不同的。這些相位中的超前角會產(chǎn)生一誤差。而且，來自三個轉(zhuǎn)子位置檢測器108U、108V和108W的輸出不具有一純正的正弦波形。例如，由于轉(zhuǎn)子磁鐵的磁性的改變，輸出波形可能多少因疊加在輸出上的高次諧波分量較大而被失真化。在這樣一狀態(tài)下，在放大率K和超前角之間的關(guān)系明顯地自獲得純正的正弦波信號時的關(guān)系發(fā)生改變。這劣化了超前角的設(shè)置精度。
超前角不需要被隨意控制。將超前角預(yù)設(shè)為相對于電機(jī)的轉(zhuǎn)速的一個因數(shù)是可能的。該因數(shù)通常根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速(∝霍爾輸出頻率)的增大而以簡單的方式增大。這樣一因數(shù)通過例如使用一微分電路而非常容易實現(xiàn)。日本實用新型申請62-48196公開了一種使用該微分電路，根據(jù)兩相脈沖電機(jī)的轉(zhuǎn)速來設(shè)置一超前角的技術(shù)。下面將參照

圖10來描述這樣一技術(shù)。
圖10示出了一種常規(guī)的脈沖電機(jī)驅(qū)動電路500的結(jié)構(gòu)。該脈沖電機(jī)驅(qū)動電路500包括一兩相勵磁脈沖電機(jī)131；一連接至該脈沖電機(jī)131的高分辨率編碼器132，用于根據(jù)該脈沖電機(jī)131的旋轉(zhuǎn)角θ而生成一輸出信號Sf；一角度計算電路133，用于根據(jù)編碼器132的輸出Sf，計算相對于磁極的該脈沖電機(jī)131的旋轉(zhuǎn)角θm；一因數(shù)生成電路134，用于根據(jù)該旋轉(zhuǎn)角θm，生成具有相差90度的正弦波信號Ss和Sc；乘法器135和136，用于根據(jù)一控制信號Si的幅值，改變正弦波信號Ss和Sc的幅值；相位超前電路139和140；及功率放大器137和138。功率放大器137和138的輸出IA和IB被分別提供給脈沖電機(jī)131的電樞線圈(未示出)。
圖11示出了相位超前電路139和140的示例性結(jié)構(gòu)。圖11中所示的相位超前電路139和140各包括一放大器141、電阻器142和143、和一電容器144。相位超前電路139和140的相位超前量被選擇以對相對于激勵電流中的頻率變化的磁通的相延進(jìn)行補(bǔ)償。
脈沖電機(jī)131中的轉(zhuǎn)子(未示出)的位置由編碼器132和角度計算電路133檢測。對應(yīng)于該位置的激勵電流IA和IB被分別提供給電樞線圈。
來自因數(shù)生成電路134的輸出Ss和Sc的幅值由表達(dá)式(1)表示Ss＝sin(θm+π/2)Sc＝cos(θm+π/2)……(1)當(dāng)控制信號S1的幅值為I0時，提供給脈沖電機(jī)131的電樞線圈的激勵電流IA和IB的幅值由表達(dá)式(2)表示IA＝I0*sin(θm+π/2)IB＝I0*cos(θm+π/2)……(2)
從表達(dá)式(2)顯見，提供給脈沖電機(jī)131的電樞線圈的激勵電流IA和IB具有90度的相差，且其和(矢量合成)是恒定的。因此，該轉(zhuǎn)子生成具有均勻性的恒定轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩的幅值與控制信號Si的幅值I0成正比。因此，當(dāng)負(fù)載為零時，如果I0為零，脈沖電機(jī)131被暫停。當(dāng)I0增大時，脈沖電機(jī)131以根據(jù)于I0的轉(zhuǎn)速而旋轉(zhuǎn)。
激勵電流IA和IB的合成電流中的電角相對于脈沖電機(jī)131的轉(zhuǎn)子的磁角(旋轉(zhuǎn)角θ)總是具有90度的相差。因此，可生成最大轉(zhuǎn)矩。
然而，當(dāng)脈沖電機(jī)131進(jìn)入高轉(zhuǎn)速工作區(qū)且因此激勵電流IA和IB的頻率增大時，由于磁路中的鐵耗等，相對于驅(qū)動電流生成的磁通的相位被延遲。結(jié)果，不能生成最大轉(zhuǎn)矩。
為了避免此情況，在勵磁電路中設(shè)置有相位超前電路139和140。當(dāng)脈沖電機(jī)131進(jìn)入高轉(zhuǎn)速工作區(qū)且因此激勵電流IA和IB的頻率增大時，激勵電流IA和IB的相位通過相位超前電路139和140而被超前。因此，由于磁路中的鐵耗導(dǎo)致的磁通的相位延遲可被補(bǔ)償激勵電流IA和IB的超前相位。這樣，可維持電機(jī)的機(jī)械角和磁通之間的相差以使防止生成的轉(zhuǎn)矩的減小。
脈沖電機(jī)驅(qū)動電路500具有以下問題。
假定該脈沖電機(jī)驅(qū)動電路500被用于一盤設(shè)備，且流至該電機(jī)的定子線圈的電流的移位定時被偏離規(guī)則定時以使該電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)可變。當(dāng)在此狀態(tài)下試圖實現(xiàn)CD-ROM盤和DVD-ROM盤的高速再現(xiàn)所要求的高最大轉(zhuǎn)速時，即使對于高速搜尋操作，DVD-RAM盤被以低速旋轉(zhuǎn)，該相位仍被過分超前，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩降低。
以下將參照圖12詳細(xì)描述以上問題。圖12示出了通過該相位超前電路獲得的轉(zhuǎn)速和相位超前角之間的關(guān)系。圖12中所示的特性28示出了當(dāng)相位超前電路的常數(shù)被設(shè)置以使適用于CD-ROM盤的高速再現(xiàn)時，轉(zhuǎn)速和相位超前角之間的關(guān)系。當(dāng)例如在相位超前電路139和140中，電阻器143的值R1被設(shè)置為一相對小的值、電容器144的值被設(shè)置為0.01μF、及電阻器142的值被設(shè)定為21KΩ時，特性28被獲得。
該設(shè)置的主要目的在于使得超前角大于對由線圈的電感分量導(dǎo)致的電流延遲進(jìn)行補(bǔ)償所需的超前角，通過弱場(weak field)的影響來減小電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，并限制反電動勢的產(chǎn)生以提高電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速。以此方式，可使用具有6300rpm的無負(fù)載轉(zhuǎn)速、190gcm的起動轉(zhuǎn)矩和0.17gcm/mA的轉(zhuǎn)矩常數(shù)的盤電機(jī)獲得一CD-ROM盤的×42再現(xiàn)所要求的9000rpm的轉(zhuǎn)速。
然而，特性28導(dǎo)致相對于1370至3250rpm的轉(zhuǎn)速的約10至23度大小的相位超前角。由于弱場效應(yīng)而使轉(zhuǎn)矩常數(shù)減小，在執(zhí)行ZCLV控制的搜索操作期間要求轉(zhuǎn)速被改變的DVD-RAM盤中的搜索時間被不期望地延遲。
圖12中所示的特性27示出了適合于記錄信息到DVD-RAM盤或自DVD-RAM盤再現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)速和相位超前角之間的關(guān)系。當(dāng)R2被設(shè)置到一相對小的值時，獲得特性27，電容器144的值被設(shè)置為0.01μF且R1被設(shè)置為6Ω。該設(shè)置的主要目的在于使得超前角更大以使足夠?qū)τ删€圈的電感分量導(dǎo)致的電流延遲進(jìn)行補(bǔ)償并使電機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)最大。
這樣，由同一盤電機(jī)執(zhí)行的一DVD-RAM盤的搜尋操作的時間可被減短。然而，特性27導(dǎo)致最大轉(zhuǎn)速只有約5700rpm，不足以實現(xiàn)CD-ROM盤上的信息的高速再現(xiàn)。
如上所述，采用單一電路常數(shù)設(shè)置，用于高速再現(xiàn)的條件和用于減小搜尋時間的條件相互沖突。例如實現(xiàn)圖12中所示的特性29是理想的，當(dāng)該電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一預(yù)定水平時，超前角快速升高。然而，具有圖11中所示的相位超前電路139和140，難以實現(xiàn)特性29。
用于解決上述問題的本發(fā)明的目的在于提供一種用于相對于振動是高度可靠的無刷電機(jī)的控制裝置，其可執(zhí)行容易的電機(jī)控制，并提供高設(shè)置精度的一超前角；及使用該控制裝置的盤設(shè)備。
本發(fā)明的的另一目的在于提供一種具有一電機(jī)且結(jié)構(gòu)簡單的盤設(shè)備，用于實現(xiàn)當(dāng)將信息記錄至DVD-RAM盤和自DVD-RAM盤再現(xiàn)信息時的ZCLV控制的高速搜尋操作和CD-ROM盤及DVD-ROM盤的高速再現(xiàn)操作。
根據(jù)本發(fā)明的盤設(shè)備包括上述的無刷電機(jī)控制裝置。該無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動一信息盤。該盤設(shè)備包括一光頭，用于將信息記錄至該信息盤或自該信息盤再現(xiàn)信息；和一光頭控制裝置，用于控制該光頭在該信息盤的一跡道上。該振動檢測裝置檢測距離該光頭和該跡道之間的一控制留數(shù)的不需要的振動的幅值。
根據(jù)本發(fā)明的用于允許不同記錄格式的多種類型的信息盤可更換地安裝在其上的一盤設(shè)備，包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈，用于轉(zhuǎn)動該多種信息盤中的被安裝在該盤設(shè)備上的至少一信息盤；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；辨別裝置，用于辨別該至少一信息盤的記錄格式；超前角設(shè)置裝置，用于設(shè)置實現(xiàn)該辨別裝置的第一輸出的一超前角的幅值；和超前角校正裝置，用于根據(jù)來自該超前角設(shè)置裝置的第二輸出，將該超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第三輸出以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈。
根據(jù)本發(fā)明的盤設(shè)備，還包括振動檢測裝置，用于檢測當(dāng)該無刷電機(jī)被轉(zhuǎn)動時該無刷電機(jī)的不需要的振動。該超前角設(shè)置裝置可根據(jù)該第一輸出而設(shè)置該不需要的振動的一容許值的幅值并設(shè)置該超前角的幅值以使來自該振動檢測裝置的第四輸出不超出該容許值。
該多種信息盤中的至少第一信息盤和具有比第一信息盤的記錄密度低的記錄密度的第二信息盤可被更換地安裝。當(dāng)該辨別裝置檢測到存在第一信息盤時，該超前角設(shè)置裝置可將該超前角設(shè)置得小于該辨別裝置檢測到存在第二信息盤時的超前角。
該至少一信息盤可以ZCLV控制進(jìn)行驅(qū)動，且該超前角可被設(shè)置到基本為0度。
該至少一信息盤可以CAV控制進(jìn)行驅(qū)動。
該多種信息盤中的至少一可用于記錄和再現(xiàn)的記錄和再現(xiàn)信息盤及僅可用于再現(xiàn)的只再現(xiàn)信息盤可被更換地安裝。當(dāng)該辨別裝置檢測到存在該記錄和再現(xiàn)信息盤時，該超前角設(shè)置裝置可將該超前角設(shè)置得小于該辨別裝置檢測到存在該只再現(xiàn)信息盤時的超前角。
根據(jù)本發(fā)明的一種無刷電機(jī)控制裝置包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；和超前角校正裝置，用于將具有一可變量的一超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的一輸出，以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈。該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置生成具有相互不同的相位的多個檢測信號。該超前角校正裝置包括調(diào)節(jié)裝置，用于將該多個檢測信號轉(zhuǎn)換成多個具有預(yù)定幅值的大概為正弦波形的信號；和合成裝置，用于以預(yù)定的比例合成該多個大概為正弦波形的信號。
該調(diào)節(jié)裝置可包括一低通濾波器，用于使得該多個檢測信號中的在對應(yīng)于無刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率的頻率范圍中的一信號從其通過。
該調(diào)節(jié)裝置可包括一AGC電路。
根據(jù)本發(fā)明的盤設(shè)備包括上述的無刷電機(jī)控制裝置。該無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動一信息盤。該盤設(shè)備包括一光頭，用于將信息記錄至該信息盤或自該信息盤再現(xiàn)信息；和一光頭控制裝置，用于控制該光頭在該信息盤的一跡道上。
根據(jù)本發(fā)明的用于允許不同記錄格式的多種類型的信息盤可更換地安裝在其上的一盤設(shè)備，包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈，用于轉(zhuǎn)動該多種信息盤中的至少一信息盤；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；超前角校正裝置，用于將具有一可變量的一超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第一輸出，以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈；和辨別裝置，用于辨別安裝該盤設(shè)備上的該至少一信息盤的記錄格式。該超前角校正裝置包括多個微分電路，且各該多個微分電路的電路常數(shù)利用來自該辨別裝置的第二輸出而被改變，且因此該無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速和超前角之間的關(guān)系被改變。
該多個微分電路各包括多個電阻器；一電容器；和并行連接至該多個電阻器至少之一的至少一個晶體管。該電路常數(shù)可通過切換該至少一晶體管的ON(通)狀態(tài)和OFF(斷)狀態(tài)而被改變。
根據(jù)本發(fā)明的用于允許不同記錄格式的多種類型的信息盤可更換地安裝在其上的一盤設(shè)備，包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈，用于轉(zhuǎn)動該多種信息盤中的至少一信息盤；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；超前角校正裝置，用于將具有一可變量的一超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第一輸出，以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈；和辨別裝置，用于辨別安裝該盤設(shè)備上的該至少一信息盤的記錄格式。該超前角校正裝置包括多個積分電路，且各該多個積分電路的電路常數(shù)利用來自該辨別裝置的第二輸出而被改變，且因此該無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速和超前角之間的關(guān)系被改變。
該多個積分電路各包括多個電阻器；一電容器；和并行連接至該多個電阻器至少之一的至少一個晶體管。該電路常數(shù)可通過切換該至少一晶體管的ON(通)狀態(tài)和OFF(斷)狀態(tài)而被改變。
該超前角校正裝置還可包括多個反相器，且通過該多個反相器之一反相該第一輸出所獲得的第三輸出被輸入給該多個電阻器的至少之一。
該超前角校正裝置還可包括多個放大器。該第一輸出可包括彼此相對被偏移一預(yù)定角度的第一信號和第二信號。該第一信號可被輸入給該多個放大器中的第一放大器。該第二信號可被輸入給該多個積分電路中的對應(yīng)于第一放大器的第一積分電路的該多個電阻器的至少之一。
該第一輸出可預(yù)先被提供具有一預(yù)定超前角。
該定子線圈可包括通過驅(qū)動電流被驅(qū)動的N相，這些驅(qū)動電流彼此相對地被偏移一預(yù)定角度。該第一輸出可包括彼此相對地被偏移該預(yù)定角的N個信號。該超前角校正裝置可使用該N個信號中的n個信號而生成這些驅(qū)動電流的一移位定時給該定子線圈，N是等于或大于2的整數(shù)，且n是等于或大于2但等于或小于N的整數(shù)。
附圖簡述圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光盤設(shè)備。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的光盤設(shè)備。
圖3示出了本發(fā)明的第二實施例中的相位超前電路。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的光盤設(shè)備。
圖5示出了本發(fā)明的第三實施例中的相位超前電路。
圖6示出了本發(fā)明的第三實施例中的由超前角校正電路接收和輸出的信號之間的相位關(guān)系。
圖7示出了本發(fā)明的第三實施例中的相位超前電路。
圖8示出了本發(fā)明的第三實施例中的相位超前電路。
圖9示出了一常規(guī)的無刷電機(jī)控制裝置。
圖10示出了一常規(guī)的無刷電機(jī)驅(qū)動電路。
圖11示出了一常規(guī)的相位超前電路。
圖12示出了由一相位超前電路獲得的轉(zhuǎn)速和超前角之間的關(guān)系盒檢測裝置3包括一設(shè)置在盤設(shè)備100中的與用于DVD-RAM盤的盒相接觸的一位置上的微型開關(guān)(未示出)。該盒檢測裝置3檢測該DVD-RAM盤是否被裝在盒2中。轉(zhuǎn)臺4上裝有通過裝載機(jī)構(gòu)插入盤設(shè)備100中的光盤，且無刷電機(jī)5轉(zhuǎn)動該轉(zhuǎn)臺4。無刷電機(jī)5例如是一外轉(zhuǎn)子型三相DC無刷電機(jī)。盡管未示出，該無刷電機(jī)5可包括一12極磁化轉(zhuǎn)子磁鐵和9極三相定子線圈，且可由一5V或12V電源的無刷電機(jī)驅(qū)動器32驅(qū)動。以下描述的例示性結(jié)構(gòu)為5V電源的驅(qū)動。該無刷電機(jī)5包括一線圈或類似裝置，其被設(shè)計為具有足以實現(xiàn)當(dāng)超前角為0度時，DVD-RAM盤的最大額定轉(zhuǎn)速為3250rpm，如下所述。當(dāng)超前角為0度時，無負(fù)載的無刷電機(jī)5的最大轉(zhuǎn)速約是6500rpm。光頭6被支持以使通過一頭傳送電機(jī)(未示出)沿導(dǎo)軸7在盤的徑向上可移動，以使在光盤1上記錄信息或自光盤1再現(xiàn)信息該頭控制裝置8對由光頭6自光盤1讀取的信息執(zhí)行例如解調(diào)或差錯校正的處理，以使將該信息轉(zhuǎn)換成一有效的數(shù)據(jù)流，且還控制來自光頭6的光束以使在光盤1的一期望的記錄跡道上。為了控制該光束在該記錄跡道上，執(zhí)行兩種類型的控制。一種是聚焦控制以使光束的焦點在包括該記錄跡道的一記錄表面上。另一種是使該光束跟隨該記錄跡道的跟蹤控制。這兩種控制后的控制余量作為一聚焦誤差信號FE和一跟蹤誤差信號TE被輸出給振動水平檢測裝置9。
該振動水平檢測裝置9從自頭控制裝置8接收的聚焦誤差信號FE和跟蹤誤差信號TE中去除在搜尋操作中的一跡道交擾(trackcross)信號、DVD-RAM盤的地址部分的信號等類似信號。然后，該振動水平檢測裝置9檢測FE信號和TE信號的幅值，它們各自純正地代表該光束被控制在該記錄跡道上后的剩余分量。該振動水平檢測裝置9將檢測結(jié)果作為振動水平Feamp和TEamp輸出給超前角設(shè)置裝置11。
該盤辨別裝置10接收盒檢測裝置3的輸出的和頭控制裝置8的輸出，并辨別插入盤設(shè)備100的光盤1的類型。具體地，該盤辨別裝置10根據(jù)盒檢測裝置3的輸出，辨別插入盤設(shè)備1中的光盤1是否被裝在一盒中。然后，該盤辨別裝置10根據(jù)當(dāng)光束受到聚焦控制時的頭控制裝置8的輸出，辨別盤的厚度是0.6mm還是1.2mm。綜合地考慮這些結(jié)果，盤辨別裝置10臨時地確定當(dāng)盤具有1.2mm厚度時，盤為CD-ROM盤；當(dāng)盤具有0.6mm厚度且未被裝在盒中時，盤為DVD-ROM盤；當(dāng)盤具有0.6mm厚度且被裝在盒中時，盤為DVD-RAM盤。根據(jù)該臨時確定結(jié)果，該信息實際地從光盤1被讀取。然后，根據(jù)自光盤1讀取的光盤1的一控制跡道中所描述的盤類型數(shù)據(jù)，該盤類型被辨別。盤辨別裝置10的辨別結(jié)果被輸出給超前角設(shè)置裝置11。
該超前角設(shè)置裝置11預(yù)先設(shè)置一用于設(shè)置各種類型的光盤1的超前角的模式(pattern)。例如，該超前角設(shè)置裝置11存儲實驗性地確定的最佳值，例如用于以5100rpm的最大轉(zhuǎn)速驅(qū)動CD-ROM盤的40度的超前角、用于以3600rpm的最大轉(zhuǎn)速驅(qū)動DVD-ROM盤的20度的超前角和在DVD-RAM盤的情況下的0度超前角。為以3250rpm或更低的轉(zhuǎn)速驅(qū)動CD-ROM盤和DVD-ROM盤，超前角被設(shè)置到0度。對于具有較高記錄密度的DVD-ROM盤和DVD-RAM盤，超前角的范圍被設(shè)置得窄于具有較低記錄密度的CD-ROM盤的超前角的范圍。對可用于記錄和再現(xiàn)的DVD-RAM盤，超前角的范圍被設(shè)置得窄于僅可用于再現(xiàn)的DVD-ROM盤的超前角的范圍。這是為了減小當(dāng)光盤1具有較高記錄密度時，由無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)矩脈動導(dǎo)致的在光盤1上的振動的影響。在下面將相對于操作更加具體地描述超前角的設(shè)置。
一旦接收到盤辨別裝置10的檢測結(jié)果，超前角設(shè)置裝置11根據(jù)盤類型輸出一超前角給合成裝置27的系數(shù)設(shè)置裝置28。該超前角設(shè)置裝置11還預(yù)先存儲可容許的振動水平FEalw和TEalw，該兩水平對于不同類型的光盤1是不同的。在例如CD-ROM盤的情況下，超前角設(shè)置裝置11設(shè)置對應(yīng)于0.6μm的偏焦(defoucs)量的一FE電壓作為FEalw，及設(shè)置對應(yīng)于0.06μm的偏跡道量的一TE電壓作為TEalw。類似地，在DVD-ROM盤的情況下，超前角設(shè)置裝置11對應(yīng)于0.2μm的偏焦量的一FE電壓作為FEalw，及設(shè)置對應(yīng)于0.015μm的偏跡道量的一TE電壓作為TEalw。
一旦接收到盤辨別裝置10的檢測結(jié)果，超前角設(shè)置裝置1 1根據(jù)光盤1的類型存儲可容許的振動水平FEalw和TEalw。當(dāng)無刷電機(jī)5轉(zhuǎn)動時，超前角設(shè)置裝置11經(jīng)常將可容許的振動水平FEalw和TEalw與自振動水平檢測裝置9輸出的振動水平FEamp和TEamp進(jìn)行比較。當(dāng)振動水平FEamp和TEamp至少之一超過可容許的振動水平FEalw或TEalw時，超前角設(shè)置裝置11減小該超前角。該操作被重復(fù)直至兩振動水平FEamp和TEamp分別都小于可容許的振動水平FEalw和TEalw，或直至該超前角變?yōu)?度。
轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20包括用于檢測無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)子磁鐵的磁極的三個霍爾元件21U、21V和21W，和用于獲得各自霍爾元件的正電壓和負(fù)電壓之間的差的霍爾放大器22U、22V和22W。這些霍爾元件21U、21V和21W在轉(zhuǎn)子磁鐵的圓周方向上被附連至預(yù)定的位置，它們被偏離磁化循環(huán)的1/3?；魻栐?1U、21V和21W的輸出通過霍爾放大器22U、22V和22W被降低噪聲，且然后作為三相位置檢測信號HU、HV和HW被輸出給調(diào)節(jié)裝置24，該三相位置檢測信號HU、HV和HW具有相互被偏移120度的相位。
調(diào)節(jié)裝置24包括低通濾波器25U、25V和25W和AGC(自動增益控制)電路26U、26V和26W。調(diào)節(jié)裝置24減小自轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20輸出的各位置檢測信號HU、HV和HW的高次諧波分量并調(diào)節(jié)各位置檢測信號HU、HV和HW的的幅值。結(jié)果，調(diào)節(jié)裝置20基本上輸出具有一致幅值的正弦波化的信號SU、SV和SW。各低通濾波器25U、25V和25W的截止頻率通過將光盤1的旋轉(zhuǎn)頻率乘以一定的系數(shù)而可變地被設(shè)置。在該例中，該系數(shù)被設(shè)置為1.2，以使例如當(dāng)盤轉(zhuǎn)速為3600rpm(旋轉(zhuǎn)頻率60Hz)時，截止頻率為72Hz及當(dāng)盤轉(zhuǎn)速為5100rpm(旋轉(zhuǎn)頻率85Hz)時，截止頻率為102Hz。AGC(自動增益控制)電路26U、26V和26W執(zhí)行增益控制以使該些基本上正弦波化的信號SU、SV和SW是一預(yù)定值。該預(yù)定值被設(shè)置在如下所述的對無刷電機(jī)驅(qū)動器32的一輸入的額定范圍內(nèi)，且在AGC(自動增益控制)電路26U、26V和26W中是相等的。
合成裝置27接收自超前角設(shè)置裝置11輸出的一超前角θ(度)并根據(jù)以下的表達(dá)式(3)合成該些基本上正弦波化的信號SU、SV和SW，以使生成輸出KU、KV和KW。這樣生成的輸出KU、KV和KW具有與該些基本上正弦波化的信號SU、SV和SW相同的幅值，且具有相對于信號SU、SV和SW的相位被超前角度θ(度)的相位。
KU＝α*SU-β*SVKV＝α*SV-β*SWKW＝α*SW-β*SU……(3)這里，α和β為常數(shù)，且自表達(dá)式(4)表示的關(guān)系獲得，其中超前角為θ(度)α＝cosθ-(1/√3)*sinθβ＝cos(60-θ)-(1/√3)*sin(60-θ)……(4)更具體地，合成裝置27包括系數(shù)設(shè)置裝置28、乘法器29U、29V和29W、乘法器30U、30V和30W、及減法器31U、31V和31W。系數(shù)設(shè)置裝置28預(yù)先在一表中存儲表達(dá)式(4)表示的關(guān)系并根據(jù)具有對應(yīng)于超前角θ的一值輸出系數(shù)α和β。
乘法器29U、29V和29W分別將來自調(diào)節(jié)裝置24的輸出SU、SV和SW乘以α。乘法器30U、30V和30W分別將來自調(diào)節(jié)裝置24的輸出SU、SV和SW乘以β。乘法器29U、29V、29W、30U、30V和30W各包括一放大率變化裝置和一放大器的組合。減法器31U、31V和31W是用于分別獲得乘法器29U、29V和29W的輸出和乘法器30U、30V和30W的輸出之間的差的差分放大器。
一180°或120°PWM驅(qū)動系統(tǒng)的三相全波無刷電機(jī)驅(qū)動器32生成與接收的三相位置檢測信號(即輸出KU、KV和KW)同步的、用于驅(qū)動無刷電機(jī)5的驅(qū)動信號。
具有上述結(jié)構(gòu)的盤設(shè)備100如下地工作。
當(dāng)盤設(shè)備100的電源被啟通時或當(dāng)光盤1通過裝載機(jī)構(gòu)被裝入時，盤辨別裝置10辨別盤類型。
首先，將描述盤為CD-ROM盤時，盤設(shè)備100的工作。當(dāng)盤辨別裝置10檢測到該盤為CD-ROM盤時，無刷電機(jī)控制裝置33在如下所述的一兩階段加速程序中將無刷電機(jī)5加速到5100rpm的最大轉(zhuǎn)速。
在第一階段中，無刷電機(jī)5的目標(biāo)轉(zhuǎn)速被設(shè)置到3250rpm。同時，超前角設(shè)置裝置11將超前角設(shè)置到0度。然后，超前角校正裝置23對該超前角基本上不進(jìn)行校正。無刷電機(jī)驅(qū)動器32移位具有與轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20輸出相同的相位的驅(qū)動電流，從而加速該無刷電機(jī)5。
當(dāng)無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速達(dá)到3250rpm時，開始第二階段。無刷電機(jī)控制裝置33將無刷電機(jī)5的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為5100rpm。超前角設(shè)置裝置11將40度的超前角的一設(shè)置值輸出給系數(shù)設(shè)置裝置28。根據(jù)表達(dá)式(4)，系數(shù)設(shè)置裝置28輸出α＝0.395和β＝0.742，并將乘法器29U、29V和29W的系數(shù)設(shè)置為α的值且將乘法器30U、30V和30W的系數(shù)設(shè)置為β的值。轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的輸出HU、HV和HW各具有由調(diào)節(jié)裝置24減少的高次諧波分量且被輸出為具有一均勻的幅值的大概正弦波化信號SU、SV和SW。該大概正弦波化信號SU、SV和SW通過合成裝置27被轉(zhuǎn)換成具有40度的超前角的輸出KU、KV和KW。根據(jù)輸出KU、KV和KW，無刷電機(jī)驅(qū)動器32移位驅(qū)動電流。這樣，由轉(zhuǎn)子線圈(未示出)的感應(yīng)分量導(dǎo)致的勵磁的延遲被校正，該校正與通過弱場被減少的反電動勢的效應(yīng)相組合，擴(kuò)展了電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍，從而將無刷電機(jī)5向上加速到5100rpm的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
在此狀態(tài)下，頭控制裝置8控制光束落在光盤1(即CD-ROM盤)的期望的記錄跡道上，并輸出聚焦誤差信號FE和跟蹤誤差信號TE給振動水平檢測裝置9。該振動水平檢測裝置9檢測聚焦誤差信號FE和跟蹤誤差信號TE的幅值，且然后將檢測的幅值作為振動水平FEamp和TEamp輸出給超前角設(shè)置裝置11。該超前角設(shè)置裝置11將接收的振動水平FEamp和TEamp與可容許的振動水平FEalw和TEalw進(jìn)行比較。當(dāng)振動水平FEamp或TEamp高于可容許的振動水平FEalw或TEalw時，超前角被減小直至振動水平FEamp和TEamp變得等于或小于可容許的振動水平FEalw和TEalw。
由于上述結(jié)構(gòu)，即使不需要的振動超出可容許的振動水平FEalw或TEalw，因為由超前角導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩波動取決于無刷電機(jī)5和光盤1的特性中的單獨變化，這必定被檢測到且超前角被減小以使將振動水平限制到等于或小于可容許的振動水平。這樣，可提供具有高可靠性的數(shù)據(jù)再現(xiàn)的盤設(shè)備100。
在如上所述減小超前角的情況下，無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速被減小到低于5100rpm的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。然而，這僅導(dǎo)致使自光盤1的信息讀取速度被降低的輕微的不利影響。盤設(shè)備100的整個系統(tǒng)的可靠性未被劣化。
在該例中，振動水平檢測裝置9檢測不需要的振動，且超前角設(shè)置裝置11根據(jù)檢測到的不需的振動設(shè)置該超前角的一幅值。這樣，不管無刷電機(jī)5和光盤1的單獨變化，超前角可被有效地設(shè)置在一可容許的范圍內(nèi)且不需的振動肯定可被限制使得等于或小于一預(yù)定水平。因此，盤設(shè)備的可靠性得到保證。
無刷電機(jī)控制裝置33對CD-ROM盤執(zhí)行一CAV(恒定角速度)控制，以使不管尋找操作的速度而可保持無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速。因此，除了當(dāng)盤設(shè)備100開始時，不需要改變超前角的設(shè)置。這樣，可以如上所述的簡單的方式設(shè)置超前角。
在振動水平FEamp和TEamp仍然高于可容許的振動水平的情況下，即使超前角被減小到0度，無刷電機(jī)控制裝置33將無刷電機(jī)5的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置到一較低的水平(例如，2500rpm，接近5100rpm的一半)，且超前角設(shè)置裝置11將超前角設(shè)置到0度。然后，無刷電機(jī)5被重新啟動。
接著，將描述盤辨別裝置10檢測到盤是一DVD-ROM盤時盤設(shè)備100的工作。在此情況下，無刷電機(jī)控制裝置33以與CD-ROM盤的情況中基本相同的方式，在一兩階段加速程序中加速該無刷電機(jī)5。
在第一階段中，無刷電機(jī)控制裝置33將目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置到3250rpm。同時，超前角設(shè)置裝置11將超前角設(shè)置到0度。當(dāng)無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速達(dá)到3250rpm時，開始第二階段。無刷電機(jī)控制裝置33將無刷電機(jī)5的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置為3600rpm。超前角設(shè)置裝置11將20度的超前角的一設(shè)置值輸出給系數(shù)設(shè)置裝置28。系數(shù)設(shè)置裝置28將乘法器29U、29V和29W的系數(shù)設(shè)置為α＝0.742且將乘法器30U、30V和30W的系數(shù)設(shè)置為β＝0.395。轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的輸出HU、HV和HW被轉(zhuǎn)換成具有20度的超前角的輸出KU、KV和KW。20度的超前角被確定為用于校正由定子線圈(未示出)的電感分量導(dǎo)致的勵磁的延遲的一值，且對弱場電流基本沒有影響。以此設(shè)置，將無刷電機(jī)5向上加速到3600rpm的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
在此狀態(tài)下，頭控制裝置8控制光束落在光盤1(即DVD-ROM盤)的期望的記錄跡道上，并輸出聚焦誤差信號FE和跟蹤誤差信號TE給振動水平檢測裝置9。該振動水平檢測裝置9檢測聚焦誤差信號FE和跟蹤誤差信號TE的幅值，且然后將檢測的幅值作為振動水平FEamp和TEamp輸出給超前角設(shè)置裝置11。該超前角設(shè)置裝置11將接收的振動水平FEamp和TEamp與可容許的振動水平FEalw和TEalw進(jìn)行比較。當(dāng)振動水平FEamp或TEamp高于可容許的振動水平FEalw或TEalw時，超前角被減小直至振動水平FEamp和TEamp變得等于或小于可容許的振動水平FEalw和TEalw。
當(dāng)使用具有較高記錄密度的一DVD-ROM盤時，超前角初始地被設(shè)置得較小且可容許的振動水平被設(shè)置得低于使用具有較低記錄密度的CD-ROM盤時的可容許的振動水平。以此方式，對于不同類型的光盤1，可從盤設(shè)備100推導(dǎo)出最高可能的性能，同時保證了盤設(shè)備100對抗不需的振動的可靠性。
在該例中，超前角根據(jù)振動水平檢測裝置9的輸出而被改變。本發(fā)明還提供現(xiàn)有設(shè)備無法提供的效果，即使盤設(shè)備100不包括振動水平檢測裝置9。具體地，如上所述，本發(fā)明提供了這樣一結(jié)構(gòu)初始地將用于具有較高記錄密度的第一盤的超前角設(shè)置得小于用于具有較低記錄密度的第二盤的超前角。對于具有對振動有較高耐久性的第二盤和對于具有對振動有較低耐久性的第一盤，該結(jié)構(gòu)自身推導(dǎo)出盤設(shè)備100的最高可能的性能，這樣，盤設(shè)備100對于不需的振動的可靠性被改善。
象在CD-ROM盤中的情況，無刷電機(jī)控制裝置33對DVD-ROM盤執(zhí)行一CAV(恒定角速度)控制，以使不管尋找操作的速度而可保持無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速。在振動水平FEamp和TEamp仍然高于可容許的振動水平的情況下，即使超前角被減小到0度，無刷電機(jī)控制裝置33將無刷電機(jī)5的目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)置到一較低的水平(例如，1800rpm，是3600rpm的一半)，且超前角設(shè)置裝置11將超前角設(shè)置到0度。然后，無刷電機(jī)5被重新啟動。
接著，將描述盤辨別裝置10檢測到盤是一DVD-RAM盤時盤設(shè)備100的工作。在此情況下，超前角設(shè)置裝置11將超前角設(shè)置到0度。無刷電機(jī)5被一直驅(qū)動而不對超前角作任何校正。無刷電機(jī)控制裝置33采用ZCLV(分區(qū)恒定線速度)控制來驅(qū)動無刷電機(jī)5。當(dāng)光頭6在DVD-RAM盤的一最內(nèi)位置上方時，盤轉(zhuǎn)速被設(shè)置為3250rpm。當(dāng)光頭6在DVD-RAM盤的一最外位置上方時，盤轉(zhuǎn)速被設(shè)置為1350rpm。根據(jù)光頭6的位置，盤轉(zhuǎn)速可一直在3250rpm和1350rpm之間的范圍內(nèi)改變。如上所述，無刷電機(jī)5被設(shè)計成具有假定無刷電機(jī)5被使用的的某一轉(zhuǎn)速范圍的最佳的電機(jī)特性。因此，伴隨尋找操作的改變盤的轉(zhuǎn)速所需的時間可被縮短。
無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速被頻繁地改變，但控制簡單。原因在于由于當(dāng)使用DVD-RAM盤時超前角被設(shè)置為0度，不需要改變盤設(shè)備100中的超前角的設(shè)置。
另外，當(dāng)使用信息記錄及再現(xiàn)盤，例如可用于記錄和再現(xiàn)的DVD-RAM盤時的超前角被設(shè)置得小于當(dāng)使用僅再現(xiàn)盤，例如僅可用于再現(xiàn)的DVD-ROM盤時的超前角。因此，對于具有對振動有較高耐久性的僅再現(xiàn)盤和對于具有對振動有較低耐久性的記錄及再現(xiàn)盤，該結(jié)構(gòu)可推導(dǎo)出盤設(shè)備100的最高可能的性能，這樣，盤設(shè)備100對于不需的振動的可靠性被改善。
如上所述，在該例中，該振動水平檢測裝置9檢測不需要的振動，且超前角設(shè)置裝置11根據(jù)檢測到的不需要的振動而設(shè)置該超前角的幅值。這樣，不管無刷電機(jī)5和光盤1的單獨的變化，超前角可被有效地設(shè)置在一可容許的范圍內(nèi)且該不需要的振動肯定可被限制得等于或小于一預(yù)定的水平。因此，可保證盤設(shè)備100的可靠性。
由于超前角的幅值根據(jù)盤辨別裝置10的輸出而被設(shè)置，對于具有不同的對抗振動的耐久性水平的各不同類型的盤，可設(shè)置一最優(yōu)的超前角。這樣，對于各種盤，可推導(dǎo)出盤設(shè)備100的最高可能的性能。另外，可辨別該盤是ACLV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)還是CAV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)以及盤的類型。因此，可以簡單的方式設(shè)置超前角，實現(xiàn)各旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的特性。在該例中，相比于根據(jù)轉(zhuǎn)速均勻地設(shè)置超前角地常規(guī)系統(tǒng)，可以明顯更加簡單的電路構(gòu)造設(shè)置超前角。
轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的輸出在其幅值通過調(diào)節(jié)裝置24被均勻化且其高次諧波分量被去除后，通過合成裝置27被合成。因此，即使轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的輸出的幅值有變化或波形有失真，這些因素不會影響各相中超前角的設(shè)置精度。這樣，可執(zhí)行超前角的高度精確的校正。
在該例中，無刷電機(jī)驅(qū)動器32在5V的電源電壓下驅(qū)動無刷電機(jī)5，且無刷電機(jī)5具有在此條件下提供最佳性能的線圈化結(jié)構(gòu)。當(dāng)無刷電機(jī)驅(qū)動器32在12V的電源電壓下驅(qū)動無刷電機(jī)5且無刷電機(jī)5被構(gòu)成以使在此條件下提供最佳性能時，通過對無刷電機(jī)5設(shè)置一超前角，該電機(jī)可以更高的轉(zhuǎn)速被轉(zhuǎn)動。對于再現(xiàn)CD-ROM盤的信息，例如，可實現(xiàn)等于或大于9000rpm(等于或大于x42)的轉(zhuǎn)速。(實施例2)圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的盤設(shè)備200的概略性結(jié)構(gòu)視圖與前所述相同的元件以相同的參考數(shù)字表示。在該例中，盡管無刷電機(jī)5和無刷電機(jī)驅(qū)動器32可以12V的電源電壓被驅(qū)動。盤設(shè)備200可以x42或更高的速度再現(xiàn)CD-ROM盤上的信息。
盤設(shè)備200不包括振動水平檢測裝置9(圖1)，且自頭控制裝置8輸出的聚焦誤差信號FE和跟蹤誤差信號TE被輸入給盤辨別裝置10。盤辨別裝置10的辨別結(jié)果被輸出給無刷電機(jī)控制裝置33。
無刷電機(jī)控制裝置33通過控制例如超前角校正裝置23和無刷電機(jī)驅(qū)動器32來控制整個盤設(shè)備200。來自轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的位置檢測信號HU、HV和HW被輸出給超前角校正裝置23。
該超前角校正裝置23包括相位超前電路23U、23V和23W。如圖3所示，相位超前電路23U、23V和23W各包括第一時間常數(shù)確定電阻器12、第二時間常數(shù)確定電阻器13、增益確定電阻器14、電容器15、FET25、和運算放大器26。一微分電路包括該括第一時間常數(shù)確定電阻器12、第二時間常數(shù)確定電阻器13和電容器15。相位超前電路23U、23V和23W分別接收位置檢測信號HU、HV和HW，并輸出位置檢測信號KU、KV和KW。通過校正位置檢測信號HU、HV和HW的超前角，獲得位置檢測信號KU、KV和KW。在該例中，可使用兩時間常數(shù)確定電阻器(在圖3中，第一時間常數(shù)確定電阻器12、第二時間常數(shù)確定電阻器13)。兩電阻器之一(圖3中，第二時間常數(shù)確定電阻器13)被并聯(lián)至FET25。該FET25有一門，該門被構(gòu)成為當(dāng)通過來自無刷電機(jī)控制裝置33的一信號而被提供一足以啟通FET25的一偏置時，發(fā)生短路。由于這樣的結(jié)構(gòu)，各相位超前電路23U、23V和23W的時間常數(shù)，即轉(zhuǎn)速和超前角之間的關(guān)系可在兩種狀態(tài)之間被轉(zhuǎn)換。該電路常數(shù)，即該差分常數(shù)可通過FET25短路或關(guān)斷第二時間常數(shù)確定電阻器13而被改變。
參見圖3，將更加詳細(xì)地描述相位超前電路23U、23V和23W的結(jié)構(gòu)和功能。圖3示出了相位超前電路23U、23V和23W的電路結(jié)構(gòu)。由于相位超前電路23U、23V和23W彼此相同。盤設(shè)備200包括三個相位超前電路。
不考慮FET25，相位超前電路23U、23V和23W等同于一普通的相位超前電路。超前角θ(度)由以下的表達(dá)式(5)表示，其中R(Ω)是第一時間常數(shù)確定電阻器12的電阻值和第二時間常數(shù)確定電阻器13的電阻值之和，C(F)是電容器15的電容值，且n(rpm)是無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速(圖1)。
θ＝tan-1(R/Z)Z＝1/2πfc……(5)f＝0.1n這里，f是在無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速n(rpm)下各位置檢測信號HU、HV和HW的頻率(Hz)。Z是在此狀態(tài)下電容器15的阻抗(Ω)自表達(dá)式(5)可見，隨著轉(zhuǎn)速R的增大，相位超前角θ簡單地增大。當(dāng)R的值增大時，相位超前角θ增大。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，由無刷電機(jī)5的線圈電感分量導(dǎo)致的電流的延遲增大。無刷電機(jī)5的反電動勢也與無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速成正比地增大。因此，對于(1)校正由線圈電感導(dǎo)致地電流的延遲和(2)進(jìn)一步超前相位以使提供弱場的效果而言，上述特性是有利的。
由于上述特性，可實現(xiàn)用于高速旋轉(zhuǎn)的一足夠大的相位超前角，同時避免啟動無刷電機(jī)5中的故障、由低速轉(zhuǎn)動期間的相位的不需要的超前導(dǎo)致的不足的轉(zhuǎn)矩、和過分的振動。另外，相位超前角通過相位超前電路23U、23V和23W被自動地改變。因此，控制裝置上的負(fù)載是不足的。相位超前電路23U、23V和23W可以非常簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
當(dāng)通過來自無刷電機(jī)控制裝置33的一信號而被提供一足夠的偏置時，F(xiàn)ET25可使源—漏電阻值幾乎為零。當(dāng)未被提供偏置時，源—漏電阻值基本上是無窮大。如圖3所示，F(xiàn)ET25的源極和漏極被并聯(lián)至第二時間常數(shù)確定電阻器13。因此，當(dāng)通過來自無刷電機(jī)控制裝置33的一信號而被提供一足夠的偏置時，F(xiàn)ET25可使第二時間常數(shù)確定電阻器13短路。
在該例中，超前角被設(shè)置為在3250rpm時的7度。為了實現(xiàn)7度的超前角，需要方程式(5)中C＝0.01μF及R＝6kΩ。
為了實現(xiàn)自CD-ROM盤的x42的信息再現(xiàn)所要求的9000rpm的轉(zhuǎn)速，該相位超前角需要被進(jìn)一步增大以使提供弱場的效果。在該例中，該超前角被設(shè)置為在9000rpm時的50度。為了實現(xiàn)50度的超前角，需要方程式(5)中C＝0.01μF及R＝21kΩ。
如上所述，各常數(shù)根據(jù)光盤1是DVD-ROM盤還是CD-ROM盤而改變。如果這些常數(shù)對于任一類型的盤都是固定不變的，該轉(zhuǎn)矩是不夠的或無法獲得最大轉(zhuǎn)速。
在該例中，第一時間常數(shù)確定電阻器12的值被設(shè)置為DVD-ROM所需的6kΩ，而第二時間常數(shù)確定電阻器13的值被確定為15kΩ。執(zhí)行自CD-ROM的x42信息再現(xiàn)所需的電阻值為21kΩ。6kΩ和21kΩ之間的差被確定為第二時間常數(shù)確定電阻器13的值。
由于這樣的設(shè)置，當(dāng)FET25被提供以足夠的偏置時，超前角為適合于DVD-ROM盤的在3250rpm時的7度。這由圖12中的特性27表示。當(dāng)FET25未被提供任何偏置時，超前角為適合于CD-ROM盤的x42再現(xiàn)的在9000rpm下的50度。這由圖12中的特性28表示增益確定電阻器14確定整體放大比例。該放大比例根據(jù)轉(zhuǎn)速而改變。當(dāng)使用一CD-ROM盤且增益電阻值為10kΩ時，該放大比例在0rpm時為0.48，在9000rpm時為0.74。這樣一改變不會明顯影響無刷電機(jī)5的特性。
相位超前電路23U、23V和23W在該例中反轉(zhuǎn)相位。無刷電機(jī)5被設(shè)計以使適應(yīng)該反轉(zhuǎn)。
參照圖2和3，將描述具有上述結(jié)構(gòu)的盤設(shè)備200的操作。當(dāng)盤設(shè)備200的電源被啟通和通過裝載機(jī)構(gòu)(未示出)裝入光盤1時，盤辨別裝置10辨別盤類型。
首先，將描述當(dāng)該盤是CD-ROM盤時的盤設(shè)備200的操作。當(dāng)盤辨別裝置10檢測到該盤是一CD-ROM盤時，無刷電機(jī)控制裝置33將被提供給超前角校正裝置23的FET25的偏置設(shè)置為零，從而將相位超前角電路23U、23V和23W的時間常數(shù)轉(zhuǎn)換為適合于再現(xiàn)CD-ROM盤的信息的一值。
當(dāng)啟動無刷電機(jī)5以開始旋轉(zhuǎn)光盤1時，超前角穩(wěn)定在0度，如由圖12中的特性28表示的。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，相位逐漸超前。這樣，無刷電機(jī)5在一光學(xué)弱場中被驅(qū)動。這提高了轉(zhuǎn)速，繼續(xù)加速無刷電機(jī)5。
在該周期期間，無刷電機(jī)控制裝置33僅控制驅(qū)動電壓同時監(jiān)視轉(zhuǎn)速。即無刷電機(jī)5通過正是與通常的控制相同的控制而可被加速到9000rpm。
當(dāng)該盤是DVD-ROM盤時，無刷電機(jī)5通過與CD-ROM盤的情況中基本相同的程序(除了轉(zhuǎn)速不同外)而被驅(qū)動。
接著，將描述該盤是一DVD-RAM盤時的盤設(shè)備200的操作。在該情況下，無刷電機(jī)5通過與CD-ROM盤的情況中基本相同的程序(除了轉(zhuǎn)速不同外)而被驅(qū)動。當(dāng)盤辨別裝置10檢測到該盤是一DVD-RAM盤時，無刷電機(jī)控制裝置33將被提供給超前角校正裝置23的FET25以足夠的偏置。這將相位超前角電路23U、23V和23W的時間常數(shù)轉(zhuǎn)換為適合于將信息記錄至DVD-RAM盤及自其再現(xiàn)信息的一值。結(jié)果，獲得如圖12中的特性27表示的轉(zhuǎn)速和相位超前角之間的關(guān)系。
當(dāng)啟動無刷電機(jī)5以開始旋轉(zhuǎn)光盤1時，超前角穩(wěn)定在0度，如由圖12中的特性27表示的。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，相位逐漸超前。這樣，無刷電機(jī)5被以由正被校正的線圈電感分量導(dǎo)致的電流中的延遲所驅(qū)動。這提高了無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速。
無刷電機(jī)控制裝置33以ZCLV控制驅(qū)動無刷電機(jī)5。當(dāng)光頭6處于DVD-RAM盤的最內(nèi)位置上方時，盤轉(zhuǎn)速被設(shè)置為3250rpm。當(dāng)光頭6處于DVD-RAM盤的最外位置上方時，盤轉(zhuǎn)速被設(shè)置為1350rpm。該盤轉(zhuǎn)速根據(jù)光頭6的位置而在3250rpm和1350rpm之間的范圍內(nèi)改變。如上所述，無刷電機(jī)5被設(shè)計為具有最佳的電機(jī)特性，該特性假定有其中使用無刷電機(jī)5的某一轉(zhuǎn)速范圍。無刷電機(jī)5還以由正被校正的線圈電感分量導(dǎo)致的電流中的延遲所驅(qū)動。因此，與搜尋操作相伴隨的改變盤的轉(zhuǎn)速所需的時間可被縮短。
無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速被頻繁地改變，但由于以下原因，控制是簡單的。為了校正由電感分量導(dǎo)致的電流中的延遲，該超前角通過如上所述的超前角校正裝置23的功能被自動地改變。因此，超前角的設(shè)置不需通過盤設(shè)備200中的無刷電機(jī)控制裝置33而被改變。
如上所述，在第二例中，根據(jù)盤辨別裝置10的輸出，超前角和轉(zhuǎn)速的幅值之間的關(guān)系可通過超前角校正裝置23而被轉(zhuǎn)換。由于無刷電機(jī)5可通過被提供以對應(yīng)于各種盤的轉(zhuǎn)速的最佳超前角而被驅(qū)動，無刷電機(jī)5的最高可能的性能可被導(dǎo)出。即使對于不同類型的光盤1使用不同的旋轉(zhuǎn)控制裝置，例如ZCLV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)和CAV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，可執(zhí)行如同常規(guī)的盤設(shè)備中一樣的控制。因此，無刷電機(jī)控制裝置33上的負(fù)載是不重要的。盤設(shè)備200的整體結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)。(實施例3)圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的盤設(shè)備300的概略性結(jié)構(gòu)視圖。該例中的盤設(shè)備300可以x42或更高的速度在DVD-RAM盤上記錄信息或自其再現(xiàn)信息，及自CD-ROM盤再現(xiàn)信息。
該例中盤設(shè)備300的結(jié)構(gòu)與盤設(shè)備200的結(jié)構(gòu)基本相同。
盤設(shè)備300與盤設(shè)備200的不同之處在于超前角校正裝置24。盤設(shè)備200中的超前角校正裝置23包括一微分電路。盤設(shè)備300中的超前角校正裝置24包括一積分裝置。
參照圖5和6，將詳細(xì)描述超前角校正裝置24的結(jié)構(gòu)和功能。圖5示出了超前角校正裝置24中包括的各相位超前角電路24U、24V和24W的結(jié)構(gòu)。由于相位超前角電路24U、24V和24W彼此相同，盤設(shè)備300包括三個相位超前電路。
相位超前角電路24U、24V和24W各包括一反相器41、一放大器42、一加法器43、一FET44、第一時間常數(shù)確定電阻器45、第二時間常數(shù)確定電阻器46、和一電容器47。反相器41反轉(zhuǎn)來自轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20(圖4)的位置檢測信號HU、HV、HW以使這些信號的相位超前180度。放大器42的放大系數(shù)為K。
一積分電路包括第一時間常數(shù)確定電阻器45、第二時間常數(shù)確定電阻器46和電容器47。通過使用FET44短路和關(guān)斷第二時間常數(shù)確定電阻器46，該電路常數(shù)即積分常數(shù)可被改變。
參見圖6，將詳細(xì)說明相位超前角電路24U、24V和24W的工作。圖6是說明由超前角校正裝置24接收和輸出的信號中的相位關(guān)系。在圖6中，位置檢測信號HU是轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的輸出之一且是圖4中所示的位置檢測信號HU。圖6中的位置檢測信號HV和HW分別是圖4中所示的位置檢測信號HV和HW。信號HBU是提供給電容器47的兩端的輸出信號中的一信號分量。信號HRU具有與信號HBU相同的相位。信號HIU是提供給電容器47的兩端的輸出信號中的一信號分量。信號HIU的相位相對于信號HBU的相位被延遲90度。信號HAU是放大器42的輸出信號。信號HDU是對應(yīng)于信號HAU和信號HRU之間的差的信號分量。位置檢測信號KU是加法器43的輸出信號且是圖4中的自相位超前角校正裝置24輸出的位置檢測信號KU。圖6中的位置檢測信號KV和KW分別是圖4中所示的位置檢測信KV和KW。
由超前角校正裝置24接收和輸出的、自轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20輸出的相位和幅值由位置檢測信號HU表示，且其超前角為0度。位置檢測信號HU被輸出給反相器41且被反相。結(jié)果，位置檢測信號HU的相位被超前180度。得到的信號被表示為信號HBU。信號HBU被輸出給包括第一時間常數(shù)確定電阻器45、第二時間常數(shù)確定電阻器46和一電容器47的積分電路。
提供給電容器47的兩端的積分電路的輸出包括具有與信號HBU的相位相同的信號HRU和相對于信號HBU相位被延遲90度的信號HIU。相對于轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20輸出的位置檢測信號HU，信號HIU被超前90度。位置檢測信號HU被輸入給放大器42且被放大K以使為信號HAU。
包括信號HRU和信號HIU的積分電路的輸出和放大器42輸出的信號HAU被輸入給加法器并相加在一起。通過相加，信號HRU和信號HAU相互抵消。結(jié)果，信號HDU保留。信號HIU照其原樣被輸出。這樣，包括信號HDU和信號HIU作為分量且具有超前角θ的位置檢測信號KU被輸出。
當(dāng)包括第一時間常數(shù)確定電阻器45、第二時間常數(shù)確定電阻器46和一電容器47的積分電路的時間常數(shù)被設(shè)置為足夠小于來自轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的位置檢測信號HU的周期(1/900Hz＝1.11ms)時，信號HRU具有與信號HBU相同的的值而基本上不依賴于頻率。信號HIU具有與頻率基本成正比的幅值。因此，通過將放大器42的放大系數(shù)K設(shè)置到大于1的一適當(dāng)值，信號HDU具有與轉(zhuǎn)子位置檢測裝置20的輸出相同的相位和一與頻率無關(guān)的恒定幅值。信號HIU的相位相對于信號HDU被超前90度，且其幅值與頻率成正比地增大。因此，具有信號HDU和信號HIU作為分量的位置檢測信號KU的超前角θ隨著頻率的增大而增大。
象在第二實施例中，為了實現(xiàn)自CD-ROM盤x42再現(xiàn)信息所需的9000rpm的轉(zhuǎn)速，這些常數(shù)被如下地設(shè)置。第一時間常數(shù)確定電阻器45和第二時間常數(shù)確定電阻器46的電阻值的總和被設(shè)置為1kΩ；電容器47的值被設(shè)置為0.03μF；且K被設(shè)置為1.1。這樣，獲得與第二實施例例中基本相同的相位特性。為了獲得與適合于將信息記錄至DVD-RAM和自DVD-RAM再現(xiàn)信息的第二實施例中相同的特性，這些常數(shù)如下地設(shè)置。第一時間常數(shù)確定電阻器45和第二時間常數(shù)確定電阻器46的電阻值的總和被設(shè)置為200Ω；其它的常數(shù)被設(shè)置為與自CD-ROM盤的x42再現(xiàn)信息中所使用的常數(shù)相同的值相位超前角電路24U、24V和24W各具有圖7中所示的實際結(jié)構(gòu)。圖7中所示的相位超前角電路24U、24V和24W包括一運算放大器51、一FET52、第一時間常數(shù)確定電阻器53、第二時間常數(shù)確定電阻器54、增益確定電阻器55、56和57、和一電容器58。圖5中所示的反相器41、放大器42和加法器的功能由包括運算放大器51及類似元件的一減法器提供。
具有圖7中所示的結(jié)構(gòu)，可通過如下地設(shè)置這些常數(shù)而提供與第二實施例中的由超前角校正裝置23(圖2)提供的相位特性基本相同的相位特性。第一時間常數(shù)確定電阻器53的電阻值被設(shè)置為200Ω；第二時間常數(shù)確定電阻器54的電阻值被設(shè)置為800Ω；且各增益確定電阻器55、56和57的電阻值被設(shè)置為10kΩ。
將描述具有上述結(jié)構(gòu)的盤設(shè)備300的工作。當(dāng)盤設(shè)備300的電源被啟通和通過裝載機(jī)構(gòu)(未示出)裝入光盤1時，盤辨別裝置10辨別盤類型。
首先，將描述當(dāng)該盤是CD-ROM盤時的盤設(shè)備300的操作。當(dāng)盤辨別裝置10檢測到該盤是一CD-ROM盤時，無刷電機(jī)控制裝置33將被提供給超前角校正裝置24的FET的偏置設(shè)置為零，從而將相位超前角電路24U、24V和24W的時間常數(shù)轉(zhuǎn)換為適合于再現(xiàn)CD-ROM盤的信息的一值。
當(dāng)啟動無刷電機(jī)5以開始旋轉(zhuǎn)光盤1時，超前角穩(wěn)定在0度，如由圖12中的特性28表示的。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，相位逐漸超前。這樣，無刷電機(jī)5在一光學(xué)弱場中被驅(qū)動。這提高了轉(zhuǎn)速，繼續(xù)加速無刷電機(jī)5。
在該周期期間，無刷電機(jī)控制裝置33僅控制驅(qū)動電壓同時監(jiān)視轉(zhuǎn)速。即無刷電機(jī)5通過正是與通常的控制相同的控制而可被加速到9000rpm。
當(dāng)該盤是DVD-ROM盤時，無刷電機(jī)5通過與CD-ROM盤的情況中基本相同的程序(除了轉(zhuǎn)速不同外)而被驅(qū)動。
接著，將描述該盤是一DVD-RAM盤時的盤設(shè)備300的操作。當(dāng)盤辨別裝置10檢測到該盤是一DVD-RAM盤時，無刷電機(jī)控制裝置33將被提供給超前角校正裝置24的FET44(或52)以足夠的偏置。這將相位超前角電路24U、24V和24W的時間常數(shù)轉(zhuǎn)換為適合于將信息記錄至DVD-RAM盤及自其再現(xiàn)信息的一值。結(jié)果，獲得如圖12中的特性27表示的轉(zhuǎn)速和相位超前角之間的關(guān)系。
當(dāng)啟動無刷電機(jī)5以開始旋轉(zhuǎn)光盤1時，超前角穩(wěn)定在0度，如由圖12中的特性27表示的。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，相位逐漸超前。這樣，無刷電機(jī)5被以由正被校正的線圈電感分量導(dǎo)致的電流中的延遲所驅(qū)動。這提高了無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速。
無刷電機(jī)控制裝置33以ZCLV控制驅(qū)動無刷電機(jī)5。當(dāng)光頭6處于DVD-RAM盤的最內(nèi)位置上方時，盤轉(zhuǎn)速被設(shè)置為3250rpm。當(dāng)光頭6處于DVD-RAM盤的最外位置上方時，盤轉(zhuǎn)速被設(shè)置為1350rpm。該盤轉(zhuǎn)速根據(jù)光頭6的位置而在3250rpm和1350rpm之間的范圍內(nèi)改變。如上所述，無刷電機(jī)5被設(shè)計為具有最佳的電機(jī)特性，該特性假定有其中使用無刷電機(jī)5的某一轉(zhuǎn)速范圍。無刷電機(jī)5還以由正被校正的線圈電感分量導(dǎo)致的電流中的延遲所驅(qū)動。因此，與搜尋操作相伴隨的改變盤的轉(zhuǎn)速所需的時間可被縮短。
無刷電機(jī)5的轉(zhuǎn)速被頻繁地改變，但由于以下原因，控制是簡單的。為了校正有電感分量導(dǎo)致的電流中的延遲，該超前角通過如上所述的超前角校正裝置23的功能被自動地改變。因此，超前角的設(shè)置不需通過盤設(shè)備300中的無刷電機(jī)控制裝置33而被改變。
總之，霍爾元件21U、21V和21W的輸出的波形明顯失真且包括較大的噪聲分量。這些波形失真和噪聲分量被包括作為高于輸出的基波的頻率高的頻率分量。因此，當(dāng)使用用于隨著頻率的升高而提高增益的相位超前電路時，波形失真和噪聲分量增大且起到干擾因素的作用。然而，該例中的超前角校正電路24包括該積分電路。因此，波形失真和噪聲分量減小，且因此其影響是不明顯的。
如上所述，在第三例中，根據(jù)盤辨別裝置10的輸出，超前角的幅值和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系可通過超前角校正裝置24而被轉(zhuǎn)換。由于無刷電機(jī)5可通過被提供以對應(yīng)于各種盤的轉(zhuǎn)速的最佳超前角而被驅(qū)動，無刷電機(jī)5的最高可能的性能可被導(dǎo)出。即使對于不同類型的光盤1使用不同的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，例如ZCLV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)和CAV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，可執(zhí)行如同常規(guī)的盤設(shè)備中一樣的控制。因此，無刷電機(jī)控制裝置33上的負(fù)載是不重要的。盤設(shè)備300的整體結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)。由于超前角校正裝置24包括一積分電路，該超前角校正裝置24基本上不會受到噪聲分量和波形失真的影響，即使它們被包括在霍爾元件21U、21V和21W的輸出中。
在該例中，信號HBU被用作為帶有一定的超前角的信號。該信號HBU具有作為反相圖4中所示的位置檢測信號HU的結(jié)果的被超前180度的相位。如上所述，圖4中所示的位置檢測信號HU、HV和HW具有相互偏移120度的相位。因此，信號HBU可有如下獲得的另一信號替代。從其余兩信號中選擇出具有相對于一信號(其相位將被超前)被超前120度的相位的一信號。例如，從位置檢測信號HV和HW中選擇相對于位置檢測信號HU具有被超前120度的相位的一信號。該被選擇的信號可被使用以替代信號HBU。在該情況下，超前角最大為30度，但一適當(dāng)類型的無刷電機(jī)可充分地執(zhí)行，即使在最大30度為超前角時。
圖8示出了使用替代信號HBU的位置檢測信號HV或HW的相位超前電路24U’。圖8中所示的相位超前電路24U’具有通過自圖5中所示的相位超前電路24U的結(jié)構(gòu)中刪除反相器41所得到的結(jié)構(gòu)。在相位超前電路24U’中，位置檢測信號HU被輸入給放大器42，且具有相對于位置檢測信號HU被偏移一預(yù)定角度(例如120度)的一相位的位置檢測信號HV或HW被輸入給第一時間常數(shù)確定電阻器45。還對于位置檢測信號HV和HW，分別提供了對應(yīng)于相位超前電路24U’的超前電路24V’和24W’。
圖3、5、7和8中所示的相位超前電路23U、23V、23W、24U、24V、24W和24U’各具有兩個時間常數(shù)確定電阻器。各相位超前電路可根據(jù)各種情況而包括任何數(shù)量的時間常數(shù)確定電阻器。例如，當(dāng)時間常數(shù)將在三個階段中被改變時，各相位超前電路包括三個常數(shù)確定電阻器。
該電路常數(shù)可通過組合分別連接至這些時間常數(shù)確定電阻器的若干FET的ON(接通)狀態(tài)和OFF(關(guān)斷)狀態(tài)而被改變。不需要將這些時間常數(shù)確定電阻器串連。這些時間常數(shù)確定電阻器可被并聯(lián)。替換時間常數(shù)確定電阻器，可使用可變電阻器。替換FET，可使用雙極性晶體管。
微分電路和積分電路各可包括多個電容器。在該情況下，一晶體管可被并聯(lián)地連接到至少一個電容器。該電路常數(shù)可這樣被改變通過采用與在時間常數(shù)確定電阻器中采用的基本相同的方法來轉(zhuǎn)換該電容器的電容。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的用于無刷電機(jī)的控制裝置、和使用該控制裝置的盤設(shè)備，通過振動檢測裝置檢測不需要的振動，且超前角設(shè)置裝置根據(jù)檢測的不需要的振動來設(shè)置超前角的幅值。這樣，不管無刷電機(jī)和光盤中的單獨的振動變化，前置角可被有效地設(shè)置在一可容許的范圍內(nèi)且該不需要的振動可肯定被限制為等于或小于一預(yù)定的水平。因此，該盤設(shè)備的可靠性可被提高。
由于超前角的幅值根據(jù)盤辨別裝置的輸出而被設(shè)定，對于具有不同的對抗振動的耐久性水平的各不同類型的盤，該無刷電機(jī)可設(shè)置一最優(yōu)的超前角。這樣，對于各種盤，可推導(dǎo)出盤設(shè)備的最高可能的性能。另外，可辨別該盤是ZCLV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)還是CAV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)以及盤的類型。因此，可以簡單的方式設(shè)置超前角，實現(xiàn)各旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的特性。
轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的輸出在其幅值通過調(diào)節(jié)裝置被均勻化且其高次諧波分量被去除后，通過合成裝置被合成。因此，即使轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的輸出的幅值有變化或波形有失真，這些因素不會影響各相中超前角的設(shè)置精度。這樣，可執(zhí)行超前角的高度精確的校正。
根據(jù)本發(fā)明的用于無刷電機(jī)的控制裝置、和使用該控制裝置的盤設(shè)備，提供了用于根據(jù)盤辨別裝置的輸出來改變微分電路或積分電路的電路常數(shù)，和用于改變無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速和超前角之間的關(guān)系的超前角校正裝置。該超前角校正裝置提供了帶有一超前角(該超前角具有一可變量)的轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的輸出，以使生成驅(qū)動電流到定子線圈的一移位定時。該超前角校正裝置驅(qū)動該無刷電機(jī)，同時一直提供給該無刷電機(jī)以對應(yīng)于各種盤的轉(zhuǎn)速的最佳超前角。這樣，可推導(dǎo)出無刷電機(jī)的最高可能的性能。
根據(jù)本發(fā)明的用于無刷電機(jī)的控制裝置、和使用該控制裝置的盤設(shè)備，即使不同的旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，例如ZCLV旋轉(zhuǎn)控制系和CAV旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)被用于不同類型的光盤，對于基本相同的負(fù)載，可執(zhí)行如同常規(guī)的盤設(shè)備中一樣的旋轉(zhuǎn)控制。因此，無刷電機(jī)控制裝置33上的負(fù)載是不重要的。
根據(jù)本發(fā)明的用于無刷電機(jī)的控制裝置、和使用該控制裝置的盤設(shè)備具有非常簡單的結(jié)構(gòu)且易于實現(xiàn)。
本發(fā)明的用于無刷電機(jī)的控制裝置和使用該控制裝置的盤設(shè)備中的超前角校正裝置基本上不會受到噪聲分量和波形失真的影響，即使它們被包括在霍爾元件21U、21V和21W的輸出中。
根據(jù)本發(fā)明的用于無刷電機(jī)的控制裝置、和使用該控制裝置的盤設(shè)備不局限于用在盤設(shè)備中，而且可應(yīng)用于包括無刷電機(jī)的任何裝置中，該無刷電機(jī)的電機(jī)特性最好是可變的。
權(quán)利要求
1.一種無刷電機(jī)控制裝置，包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；振動檢測裝置，用于檢測當(dāng)該無刷電機(jī)被轉(zhuǎn)動時該無刷電機(jī)的不需要的振動；超前角設(shè)置裝置，用于設(shè)置一超前角的幅值以使來自該振動檢測裝置的第一輸出不超出一預(yù)定的容許值；和超前角校正裝置，用于根據(jù)來自該超前角設(shè)置裝置的第二輸出，將該超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第三輸出以使生成給該定子線圈的驅(qū)動電流的一移位定時。
2.包括根據(jù)權(quán)利要求1的一無刷電機(jī)控制裝置的盤設(shè)備，其中該無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動一信息盤，該盤設(shè)備包括一頭，用于將信息記錄至該信息盤或自該信息盤再現(xiàn)信息；和一頭控制裝置，用于控制該頭在該信息盤的一跡道上，其中該振動檢測裝置檢測距離該頭和該跡道之間的一控制留數(shù)的不需要的振動的幅值。
3.一種用于允許不同記錄格式的多種類型的信息盤可更換地安裝在其上的一盤設(shè)備，該盤設(shè)備包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈，用于轉(zhuǎn)動該多種信息盤中的被安裝在該盤設(shè)備上的至少一信息盤；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；辨別裝置，用于辨別該至少一信息盤的記錄格式；超前角設(shè)置裝置，用于設(shè)置實現(xiàn)該辨別裝置的第一輸出的一超前角的幅值；和超前角校正裝置，用于根據(jù)來自該超前角設(shè)置裝置的第二輸出，將該超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第三輸出以使生成給該定子線圈的驅(qū)動電流的一移位定時。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的盤設(shè)備，還包括振動檢測裝置，用于檢測當(dāng)該無刷電機(jī)被轉(zhuǎn)動時該無刷電機(jī)的不需要的振動，其中該超前角設(shè)置裝置根據(jù)該第一輸出而設(shè)置該不需要的振動的一容許值的幅值并設(shè)置該超前角的幅值以使來自該振動檢測裝置的第四輸出不超出該容許值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的盤設(shè)備，其中該多種信息盤中的至少第一信息盤和具有比第一信息盤的記錄密度低的記錄密度的第二信息盤可被更換地安裝，及當(dāng)該辨別裝置檢測到存在第一信息盤時，該超前角設(shè)置裝置可將該超前角設(shè)置得小于該辨別裝置檢測到存在第二信息盤時的超前角
6.根據(jù)權(quán)利要求3的盤設(shè)備，其中該至少一信息盤可以ZCLV控制進(jìn)行驅(qū)動，且該超前角可被設(shè)置到基本為0度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的盤設(shè)備，其中該至少一信息盤可以CAV控制進(jìn)行驅(qū)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的盤設(shè)備，其中該多種信息盤中的至少一可用于記錄和再現(xiàn)的記錄和再現(xiàn)信息盤及僅可用于再現(xiàn)的只再現(xiàn)信息盤可被更換地安裝，及當(dāng)該辨別裝置檢測到存在該記錄和再現(xiàn)信息盤時，該超前角設(shè)置裝置可將該超前角設(shè)置得小于該辨別裝置檢測到存在該只再現(xiàn)信息盤時的超前角。
9.一種無刷電機(jī)控制裝置，包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；和超前角校正裝置，用于將具有一可變量的一超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的一輸出，以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈，其中該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置生成具有相互不同的相位的多個檢測信號，及該超前角校正裝置包括調(diào)節(jié)裝置，用于將該多個檢測信號轉(zhuǎn)換成多個具有預(yù)定幅值的大概為正弦波形的信號；和合成裝置，用于以預(yù)定的比例合成該多個大概為正弦波形的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的無刷電機(jī)控制裝置，其中該調(diào)節(jié)裝置包括一低通濾波器，用于允許該多個檢測信號中的在對應(yīng)于無刷電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率的頻率范圍中的一信號從其通過。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的無刷電機(jī)控制裝置，其中該調(diào)節(jié)裝置包括一AGC電路。
12.一種包括根據(jù)權(quán)利要求9的無刷電機(jī)控制裝置的盤設(shè)備，其中該無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動一信息盤，該盤設(shè)備包括一頭，用于將信息記錄至該信息盤或自該信息盤再現(xiàn)信息；和一頭控制裝置，用于控制該頭在該信息盤的一跡道上。
13.一種用于允許不同記錄格式的多種類型的信息盤可更換地安裝在其上的盤設(shè)備，該盤設(shè)備包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈，用于轉(zhuǎn)動該多種信息盤中的至少一信息盤；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；超前角校正裝置，用于將具有一可變量的一超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第一輸出，以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈；和辨別裝置，用于辨別安裝該盤設(shè)備上的該至少一信息盤的記錄格式，其中該超前角校正裝置包括多個微分電路，且各該多個微分電路的電路常數(shù)利用來自該辨別裝置的第二輸出而被改變，且因此該無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速和超前角之間的關(guān)系被改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的盤設(shè)備，其中該多個微分電路各包括多個電阻器；一電容器；和并行連接至該多個電阻器至少之一的至少一個晶體管，其中該電路常數(shù)可通過切換該至少一晶體管的ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)而被改變。
15.一種用于允許不同記錄格式的多種類型的信息盤可更換地安裝在其上的盤設(shè)備，該盤設(shè)備包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈，用于轉(zhuǎn)動該多種信息盤中的至少一信息盤；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；超前角校正裝置，用于將具有一可變量的一超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第一輸出，以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈；和辨別裝置，用于辨別安裝該盤設(shè)備上的該至少一信息盤的記錄格式，其中該超前角校正裝置包括多個積分電路，且各該多個積分電路的電路常數(shù)利用來自該辨別裝置的第二輸出而被改變，且因此該無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速和超前角之間的關(guān)系被改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的盤設(shè)備，其中該多個積分電路各包括多個電阻器；一電容器；和并行連接至該多個電阻器至少之一的至少一個晶體管，其中該電路常數(shù)可通過切換該至少一晶體管的0N狀態(tài)和OFF狀態(tài)而被改變。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的盤設(shè)備，其中該超前角校正裝置還包括多個反相器，且通過該多個反相器之一反相該第一輸出所獲得的第三輸出被輸入給該多個電阻器的至少之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的盤設(shè)備，其中該超前角校正裝置還包括多個放大器，該第一輸出包括彼此相對被偏移一預(yù)定角度的第一信號和第二信號，該第一信號可被輸入給該多個放大器中的第一放大器，該第二信號可被輸入給該多個積分電路中的對應(yīng)于第一放大器的第一積分電路的該多個電阻器的至少之一。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的盤設(shè)備，其中該第一輸出預(yù)先被提供具有一預(yù)定超前角。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的盤設(shè)備，其中該定子線圈可包括通過驅(qū)動電流被驅(qū)動的N相，它們彼此相對地被偏移一預(yù)定角度，該第一輸出包括彼此相對地被偏移該預(yù)定角的N個信號，該超前角校正裝置可使用該N個信號中的n個信號而生成這些驅(qū)動電流的一移位定時給該定子線圈，其中N是等于或大于2的整數(shù)，且n是等于或大于2但等于或小于N的整數(shù)。
全文摘要
一種無刷電機(jī)控制裝置，包括一無刷電機(jī)，其包括一轉(zhuǎn)子磁鐵和一定子線圈；轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，用于檢測該轉(zhuǎn)子磁鐵的多個磁極的位置；振動檢測裝置，用于檢測當(dāng)該無刷電機(jī)被轉(zhuǎn)動時該無刷電機(jī)的不需要的振動；超前角設(shè)置裝置，用于設(shè)置一超前角的幅值以使來自該振動檢測裝置的第一輸出不超出一預(yù)定的容許值；和超前角校正裝置，用于根據(jù)來自該超前角設(shè)置裝置的第二輸出，將該超前角提供給該轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的第三輸出以使生成一驅(qū)動電流的移位定時給該定子線圈。
文檔編號G11B19/04GK1425218SQ00818515
公開日2003年6月18日 申請日期2000年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月19日
發(fā)明者蟲鹿由浩, 川端透 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社