在電源故障期間降低主軸電機電壓升壓的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]數(shù)據(jù)存儲設(shè)備諸如磁盤驅(qū)動器包括磁盤和連接到致動器臂的遠端的磁頭，該致動器臂由音圈電機(VCM)繞樞軸轉(zhuǎn)動以在磁盤上方徑向定位磁頭。磁盤包括多個徑向隔開的同心磁道，用于記錄用戶數(shù)據(jù)扇區(qū)和伺服扇區(qū)。伺服扇區(qū)包括磁頭定位信息(例如，磁道地址)，該磁頭定位信息由磁頭讀取并且由伺服控制系統(tǒng)處理，從而控制致動器臂從磁道到磁道進行尋道。主軸電機高速旋轉(zhuǎn)磁盤，從而在磁頭和磁盤之間形成空氣軸承，使得磁頭只在磁盤表面上方飛行。
[0002]當發(fā)生電源故障時，需要在空氣軸承消散之前停放磁頭，例如，通過將磁頭卸載到磁盤的外徑附近的坡道上。也可能期望在停放磁頭之前完成當前的寫操作和/或?qū)懜咚倬彺鏇_洗到磁盤。當由于電源故障而失去電源電壓時，磁盤旋轉(zhuǎn)的動量產(chǎn)生橫跨主軸電機的繞組的反電動勢(BEMF)電壓。磁盤驅(qū)動器通常使用合適的電壓升壓器將此BEMF電壓升壓，并且利用升壓電壓來給所使用的控制電路供電，以便例如通過將緩存的寫入數(shù)據(jù)沖洗到非易失性半導(dǎo)體存儲器來完成當前的寫操作。BEMF電壓也通常用作Η橋驅(qū)動器的開關(guān)的電流源，該Η橋驅(qū)動器驅(qū)動VCM來停放磁頭(例如，通過將磁頭卸載到坡道上)。
【附圖說明】
[0003]圖1Α示出磁盤驅(qū)動器形式的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其包括在磁盤上方被致動的磁頭和被配置為旋轉(zhuǎn)磁盤的主軸電機。
[0004]圖1Β示出一個實施例，其中基于主軸電機產(chǎn)生的電源電壓被升壓以生成升壓電壓，其中當電源電壓下降到低于閾值時，該升壓被降低。
[0005]圖2示出一個實施例，其中升壓電壓基于電源電壓的線性函數(shù)來降低。
[0006]圖3示出一個實施例，其中升壓電壓通過基于電源電壓的步進遞減來降低。
[0007]圖4示出一個實施例，其中升壓電壓通過基于電源電壓的階梯狀遞減來降低。
【具體實施方式】
[0008]圖1Α根據(jù)一個實施例示出磁盤驅(qū)動器形式的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，該數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括在磁盤4上方被致動的磁頭2、被配置為旋轉(zhuǎn)磁盤4的主軸電機6以及控制電路8，該控制電路8被配置為通過以下過程執(zhí)行電源故障操作:將基于主軸電機6產(chǎn)生的電源電壓12升壓10以產(chǎn)生升壓電壓14，利用升壓電壓14控制數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的操作，以及當電源電壓12下降到低于比較器18處的閾值(Th) 16時，通過控制信號20減少升壓10，以便減小升壓電壓14。
[0009]在圖1A的實施例中，磁盤4包括由伺服扇區(qū)24Q-24N定義的多個伺服磁道22，其中數(shù)據(jù)磁道相對于伺服磁道以相同或不同的徑向密度來定義。控制電路8處理從磁頭2發(fā)出的讀信號26，以解調(diào)伺服扇區(qū)24。-2\并且生成位置誤差信號(PES)，該PES代表磁頭的實際位置與相對于目標磁道的目標位置之間的誤差?？刂齐娐?使用合適的補償濾波器來對PES進行濾波，以產(chǎn)生施加到音圈電機(VCM) 30的控制信號28，該音圈電機使致動器臂32繞樞軸旋轉(zhuǎn)，以便在磁盤4上以減小PES的方向徑向致動磁頭2。伺服扇區(qū)24。-2\可以包括任何合適的磁頭位置信息，諸如用于粗定位的磁道地址和用于精確定位的伺服脈沖串。這些伺服脈沖串可以包括任何合適的模式(pattern)，例如基于振幅的伺服模式或基于相位的伺服模式。
[0010]圖1B根據(jù)一個實施例示出控制電路，其中在電源故障期間，基于主軸電機6產(chǎn)生的電源電壓12被施加到VCM驅(qū)動器34，該驅(qū)動器在一個實施例中包括形成Η橋驅(qū)動器的場效應(yīng)晶體管(FET)。升壓電壓14在框36中被用于控制數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的操作，例如，通過將緩存的寫入數(shù)據(jù)沖洗到非易失性半導(dǎo)體存儲器來完成當前的寫命令。在一個實施例中，電源電壓12是基于反電動勢(BEMF)電壓來產(chǎn)生的，該反電動勢(BEMF)電壓由主軸電機6使用任何合適的技術(shù)來產(chǎn)生，例如，在題為“DISK DRIVE COMPRISING SPIN DOWN CIRCUITRYHAVING A PROGRAMMABLE SIGNAL GENERATOR FOR ENHANCING POWER AND BRAKING CONTROL”的美國專利US6，577, 465中所公開的技術(shù)，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。
[0011]在一個實施例中，提供給電壓升壓器10的輸入電流的大小取決于電源電壓12的大小、電壓升壓器10的升壓因子K以及升壓效率τι，使得:
[0012]IIN= I 0υτ*Κ/ Π
[0013]上面的方程示出隨著電源電壓12在電源故障期間下降(由于主軸電機的動能隨著其變慢而減小)，維持目標升高電壓14所需要的輸入電流量上升(由于升壓因子Κ在上面的方程中增加)。這在圖2的示例中示出，其中如果當電源電壓12降低到0.8V時升壓電壓12保持在5V，則升壓因子Κ從3.57增加至6.25，這導(dǎo)致通過電壓升壓器10的電流消耗相應(yīng)地增加。隨著更多的電流由電壓升壓器10消耗，電源電壓12向VCM驅(qū)動器34提供更少的電流用于停放磁頭2 (例如，將磁頭卸載到坡道上)。這可能導(dǎo)致控制電路10和VCM驅(qū)動器34的低效率功率消耗，從而降低性能和/或引起磁盤驅(qū)動器的故障。
[0014]因此，在一個實施例中，基于主軸電機6產(chǎn)生的電源電壓12在電源故障期間被監(jiān)測，并且當電源電壓12下降到低于閾值16時，電源電壓12的升壓減少，以便減小升壓電壓(和在以上方程中對應(yīng)的升壓因子Κ)。圖2示出該實施例的一個示例，其中在電源故障開始時，電壓升壓器10被配置成產(chǎn)生上限5V的升壓電壓。當電源電壓12降低至5V時，電壓升壓器10的升壓因子是單位值(unity)。在一個實施例中，當電源電壓12下降到低于1.4V時，由電壓升壓器10進行的升壓被降低，使得:
[0015]VBoost — 3*V pwR+0.8
[0016]其中VPWR表示電源電壓12并且V_ST代表升壓電壓14。在這種方式下，當電源電壓12降低到如上述示例中的0.8V時，升壓因子K從6.25減少到4.0，從而提供給VCM驅(qū)動器34更多的電流以停放磁頭2。以上方程示出了特定實施例，而一般來說升壓電壓14可以基于以下公式來降低:
[0017]VB00ST — M*V PWR
[0018]其中Μ是非零標量。以上方程基于電源電壓12的線性函數(shù)來降低升壓電壓14，但其他實施例可以采用任何適當?shù)暮瘮?shù)，例如，任何合適的多項式。其他實施例可以基于電源電壓12的