本發(fā)明涉及一種混合式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置、以及使用該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置及電子設(shè)備。
背景技術(shù):近年來(lái),提出一種混合式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置,其根據(jù)馬達(dá)中流動(dòng)的輸出電流的大小而進(jìn)行馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換(線性驅(qū)動(dòng)方式→PWM(pulsewidthmodulation,脈寬調(diào)制)驅(qū)動(dòng)方式、或者PWM驅(qū)動(dòng)方式→線性驅(qū)動(dòng)方式)。另外,作為與以上所述相關(guān)的
背景技術(shù):的一例,可列舉日本專(zhuān)利特開(kāi)2007-074835號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)或日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-311705號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。對(duì)混合式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置而言,在其動(dòng)作過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換。因此,如果不考慮馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換時(shí)序(尤其從PWM驅(qū)動(dòng)方式向線性驅(qū)動(dòng)方式的切換時(shí)序),則會(huì)存在如下問(wèn)題:產(chǎn)生輸出電流的短時(shí)脈沖波形干擾(glitch)或?qū)β史糯笃鬏敵龆蔚呢炌娏鳎瑥亩鴮?dǎo)致不必要的能量損耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明鑒于由本案的發(fā)明者所發(fā)現(xiàn)的所述問(wèn)題點(diǎn),其目的在于提供一種可對(duì)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行切換而不會(huì)導(dǎo)致不必要的能量損耗的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置、以及使用該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置及電子設(shè)備。為了達(dá)成所述目的,本說(shuō)明書(shū)中揭示的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置成為如下構(gòu)成,即,包含生成對(duì)馬達(dá)的輸出電流的驅(qū)動(dòng)器電路、及控制所述驅(qū)動(dòng)器電路的控制電路,所述控制電路在將所述驅(qū)動(dòng)器電路從PWM驅(qū)動(dòng)狀態(tài)切換為線性驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí),以在切換前后所述輸出電流流動(dòng)的路徑不變化的方式進(jìn)行切換時(shí)序的控制,且在切換中途將所述驅(qū)動(dòng)器電路暫時(shí)切換為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài)。根據(jù)本說(shuō)明書(shū)中揭示的技術(shù),可提供一種可對(duì)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行切換而不會(huì)導(dǎo)致不必要的能量損耗的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置、以及使用該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置及電子設(shè)備。另外,關(guān)于本發(fā)明的其它特征、要素、步驟、優(yōu)點(diǎn)、及特性,通過(guò)接下來(lái)的最佳形態(tài)的詳細(xì)說(shuō)明及與此相關(guān)的附圖而更加明確。附圖說(shuō)明圖1是表示馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的一構(gòu)成例的框圖。圖2A是表示輸出電流Iout流動(dòng)的路徑的一例(路徑A及L)的圖。圖2B是表示輸出電流Iout流動(dòng)的路徑的一例(路徑B)的圖。圖2C是表示輸出電流Iout流動(dòng)的路徑的一例(路徑C)的圖。圖2D是表示輸出電流Iout流動(dòng)的路徑的一例(路徑Z)的圖。圖3是用于說(shuō)明馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換動(dòng)作的時(shí)序圖。圖4是表示馬達(dá)控制信號(hào)S1與輸出電流Iout的關(guān)系的圖。圖5是線性驅(qū)動(dòng)器113及123的輸出特性圖。圖6是表示搭載有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的一構(gòu)成例的立體圖。圖7是表示搭載有硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的個(gè)人電腦的一構(gòu)成例的外觀圖。[符號(hào)的說(shuō)明]具體實(shí)施方式<馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置>圖1是表示馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置的一構(gòu)成例的框圖。本構(gòu)成例的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置10包含:驅(qū)動(dòng)器電路11及12、感測(cè)電阻13、輸出反饋電路14、PWM信號(hào)生成電路15、輸出電壓監(jiān)控電路16、及控制電路17,根據(jù)從未圖示的主控器(微電腦等)輸入的馬達(dá)控制信號(hào)S1生成流經(jīng)馬達(dá)20的輸出電流Iout。驅(qū)動(dòng)器電路11與驅(qū)動(dòng)器電路12共同生成對(duì)馬達(dá)20的輸出電流Iout。驅(qū)動(dòng)器電路11包含輸出晶體管111及112、線性驅(qū)動(dòng)器113、以及預(yù)驅(qū)動(dòng)器114及115。輸出晶體管111是用以使馬達(dá)20的第一端與電源電壓VDD的施加端之間導(dǎo)通/斷開(kāi)的上側(cè)開(kāi)關(guān)元件(NMOSFET(N-channeltypemetaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor,N溝道型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管))。輸出晶體管111的漏極與電源電壓VDD的施加端連接。輸出晶體管111的源極與輸出電壓VoutA的施加端連接。輸出晶體管111的柵極與柵極電壓AGH的施加端連接。另外,也可代替NMOSFET而使用PMOSFET來(lái)作為輸出晶體管111。輸出晶體管112是用以使馬達(dá)20的第一端與接地電壓GND的施加端之間導(dǎo)通/斷開(kāi)的下側(cè)開(kāi)關(guān)元件(NMOSFET)。輸出晶體管112的漏極與輸出電壓VoutA的施加端連接。輸出晶體管112的源極與接地電壓GND的施加端連接。輸出晶體管112的柵極與柵極電壓AGL的施加端連接。線性驅(qū)動(dòng)器113根據(jù)反饋電壓Vin使柵極電壓AGH及AGL連續(xù)地變化。更具體地描述,反饋電壓Vin越高于基準(zhǔn)電壓Vref,則線性驅(qū)動(dòng)器113會(huì)使柵極電壓AGH越升高且使柵極電壓AGL越降低。相反,反饋電壓Vin越低于基準(zhǔn)電壓Vref,則線性驅(qū)動(dòng)器113會(huì)使柵極電壓AGH越降低且使柵極電壓AGL越升高。另外,在線性驅(qū)動(dòng)器113的輸出段,可適當(dāng)?shù)厥褂肁B級(jí)功率放大器等。在內(nèi)部使能信號(hào)(enablesignal)EN2為PWM使能時(shí)的邏輯電平(例如高電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器114以進(jìn)行輸出晶體管111的PWM驅(qū)動(dòng)的方式,根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而將輸出晶體管111的柵極電壓AGH周期性地切換為高電平(VoutA+Vreg)或低電平(VoutA)。另一方面,在內(nèi)部使能信號(hào)EN2為PWM失能(disable)時(shí)的邏輯電平(例如低電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器114為了不阻礙輸出晶體管111的線性驅(qū)動(dòng),并不根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而是成為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài),且從輸出晶體管111的柵極切離。在內(nèi)部使能信號(hào)EN2為PWM使能時(shí)的邏輯電平(例如高電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器115以進(jìn)行輸出晶體管112的PWM驅(qū)動(dòng)的方式,根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而將輸出晶體管112的柵極電壓AGL周期性地切換為高電平(Vreg)或低電平(GND)。另一方面,在內(nèi)部使能信號(hào)EN2為PWM失能時(shí)的邏輯電平(例如低電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器115為了不阻礙輸出晶體管112的線性驅(qū)動(dòng),并不根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而是成為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài),且從輸出晶體管112的柵極切離。驅(qū)動(dòng)器電路12與驅(qū)動(dòng)器電路11共同生成對(duì)馬達(dá)20的輸出電流Iout。驅(qū)動(dòng)器電路12包含輸出晶體管121及122、線性驅(qū)動(dòng)器123、以及預(yù)驅(qū)動(dòng)器124及125。輸出晶體管121是用以使馬達(dá)20的第二端與電源電壓VDD的施加端之間導(dǎo)通/斷開(kāi)的上側(cè)開(kāi)關(guān)元件(NMOSFET)。輸出晶體管121的漏極與電源電壓VDD的施加端連接。輸出晶體管121的源極與輸出電壓VoutB的施加端連接。輸出晶體管121的柵極與柵極電壓BGH的施加端連接。另外,也可代替NMOSFET而使用PMOSFET來(lái)作為輸出晶體管121。輸出晶體管122是用以使馬達(dá)20的第二端與接地電壓GND的施加端之間導(dǎo)通/斷開(kāi)的下側(cè)開(kāi)關(guān)元件(NMOSFET)。輸出晶體管122的漏極與輸出電壓VoutB的施加端連接。輸出晶體管122的源極與接地電壓GND的施加端連接。輸出晶體管122的柵極與柵極電壓BGL的施加端連接。線性驅(qū)動(dòng)器123根據(jù)反饋電壓Vin而使柵極電壓BGH及BGL連續(xù)地變化。但是,線性驅(qū)動(dòng)器123相對(duì)于線性驅(qū)動(dòng)器113而具有相反的輸出極性。更具體地描述,反饋電壓Vin越高于基準(zhǔn)電壓Vref,則線性驅(qū)動(dòng)器123會(huì)使柵極電壓BGH越降低且使柵極電壓BGL越升高。相反,反饋電壓Vin越低于基準(zhǔn)電壓Vref,則線性驅(qū)動(dòng)器123會(huì)使柵極電壓BGH越升高且使柵極電壓BGL越降低。另外,在線性驅(qū)動(dòng)器123的輸出段,可適當(dāng)?shù)厥褂肁B級(jí)功率放大器等。在內(nèi)部使能信號(hào)EN2為PWM使能時(shí)的邏輯電平(例如高電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器124以進(jìn)行輸出晶體管121的PWM驅(qū)動(dòng)的方式,根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而將輸出晶體管121的柵極電壓BGH周期性地切換為高電平(VoutB+Vreg)或低電平(VoutB)。另一方面,在內(nèi)部使能信號(hào)EN2為PWM失能時(shí)的邏輯電平(例如低電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器124為了不阻礙輸出晶體管121的線性驅(qū)動(dòng),并不根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而是成為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài),且從輸出晶體管121的柵極切離。在內(nèi)部使能信號(hào)EN2為PWM使能時(shí)的邏輯電平(例如高電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器125以進(jìn)行輸出晶體管122的PWM驅(qū)動(dòng)的方式,根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而使輸出晶體管122的柵極電壓BGL周期性地切換為高電平(Vreg)或低電平(GND)。另一方面,在內(nèi)部使能信號(hào)EN2為PWM失能時(shí)的邏輯電平(例如低電平)時(shí),預(yù)驅(qū)動(dòng)器125為了不阻礙輸出晶體管122的線性驅(qū)動(dòng),并不根據(jù)來(lái)自控制電路17的指示而是成為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài),且從輸出晶體管122的柵極切離。感測(cè)電阻13(電阻值:Rs)與馬達(dá)20串聯(lián)連接,且產(chǎn)生與輸出電流Iout相應(yīng)的兩端電壓Vs(=Iout×Rs)。輸出反饋電路14根據(jù)感測(cè)電阻13的兩端電壓Vs(相當(dāng)于輸出電流Iout的檢測(cè)結(jié)果)而生成反饋電壓Vin。這樣,本構(gòu)成例的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置10具有進(jìn)行輸出電流Iout的反饋控制的電流模式的輸出反饋電路14,因此可高精度地控制微小的輸出電流Iout。另外,輸出反饋電路14包含差動(dòng)放大器141、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器142、誤差放大器143、電阻144a~144g、及電容器145。差動(dòng)放大器141的非反轉(zhuǎn)輸入端(+)經(jīng)由電阻144a而與感測(cè)電阻13的第一端(與驅(qū)動(dòng)器電路11的連接節(jié)點(diǎn))連接。差動(dòng)放大器141的反轉(zhuǎn)輸入端(-)經(jīng)由電阻144b而與感測(cè)電阻13的第二端(與馬達(dá)20的連接節(jié)點(diǎn))連接。電阻144c連接在差動(dòng)放大器141的非反轉(zhuǎn)輸入端(+)與基準(zhǔn)電壓Vref的施加端之間。電阻144d連接在差動(dòng)放大器141的反轉(zhuǎn)輸入端(-)與輸出端之間。差動(dòng)放大器141的輸出端經(jīng)由電阻144e(電阻值:Rf)而與誤差放大器143的反轉(zhuǎn)輸入端(-)連接。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器142的輸入端與馬達(dá)控制信號(hào)S1的施加端連接。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器142的輸出端經(jīng)由電阻144f(電阻值:Ri)而與誤差放大器143的反轉(zhuǎn)輸入端(-)連接。誤差放大器143的非反轉(zhuǎn)輸入端(+)與基準(zhǔn)電壓Vref的施加端連接。在誤差放大器143的反轉(zhuǎn)輸入端(-)與輸出端之間,將電阻144g與電容器145串聯(lián)連接。在包含所述構(gòu)成的輸出反饋電路14中,差動(dòng)放大器141對(duì)感測(cè)電阻13的兩端電壓Vs進(jìn)行放大而生成電壓V1。電壓V1成為以基準(zhǔn)電壓Vref為基準(zhǔn)而變動(dòng)的電壓信號(hào)。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器142根據(jù)外部輸入的馬達(dá)控制信號(hào)S1(數(shù)字信號(hào))而生成電壓V2。誤差放大器143對(duì)根據(jù)電壓V1與電壓V2雙方所決定的電壓V3(=(Ri×V1+Rf×V2)/(Rf+Ri))與特定的基準(zhǔn)電壓Vref的差量進(jìn)行放大,而生成反饋電壓Vin。另外,在輸出電流Iout從驅(qū)動(dòng)器電路11側(cè)經(jīng)由馬達(dá)20而流動(dòng)至驅(qū)動(dòng)器電路12側(cè)的情況下,反饋電壓Vin在高于基準(zhǔn)電壓Vref的電壓范圍內(nèi)變動(dòng),相反,在輸出電流Iout從驅(qū)動(dòng)器電路12側(cè)經(jīng)由馬達(dá)20而流動(dòng)至驅(qū)動(dòng)器電路11側(cè)的情況下,反饋電壓Vin在低于基準(zhǔn)電壓Vref的電壓范圍內(nèi)變動(dòng)。PWM信號(hào)生成電路15將反饋電壓Vin與斜坡電壓Vosc及反轉(zhuǎn)斜坡電壓VoscB各自加以比較,而生成PWM信號(hào)PWMA與PWM信號(hào)PWMB。PWM信號(hào)生成電路15包含振蕩器151與比較器152及153。振蕩器151生成特定頻率的三角波狀或鋸齒波狀的斜坡電壓Vosc、及使其反轉(zhuǎn)所得的反轉(zhuǎn)斜坡電壓VoscB。比較器152將施加至非反轉(zhuǎn)輸入端(+)的反饋電壓Vin、與施加至反轉(zhuǎn)輸入端(-)的斜坡電壓Vosc加以比較而生成PWM信號(hào)PWMA。比較器153將施加至反轉(zhuǎn)輸入端(-)的反饋電壓Vin、與施加至非反轉(zhuǎn)輸入端(+)的反轉(zhuǎn)斜坡電壓VoscB加以比較而生成PWM信號(hào)PWMB。輸出電壓監(jiān)控電路16對(duì)施加至馬達(dá)20的輸出電壓VoutA及VoutB進(jìn)行監(jiān)控。輸出電壓監(jiān)控電路16包含比較器161及162。比較器161將施加至非反轉(zhuǎn)輸入端(+)的輸出電壓VoutA、與施加至反轉(zhuǎn)輸入端(-)的閾值電壓Vth(=VDD/2)加以比較而生成比較信號(hào)CMPA。比較器162將施加至非反轉(zhuǎn)輸入端(+)的輸出電壓VoutB、與施加至反轉(zhuǎn)輸入端(-)的閾值電壓Vth(=VDD/2)加以比較而生成比較信號(hào)CMPB。控制電路17接收外部使能信號(hào)EN1、PWM信號(hào)PWMA及PWMB、以及比較信號(hào)CMPA及CMPB的輸入,進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器電路11及12的驅(qū)動(dòng)控制(包含內(nèi)部使能信號(hào)EN2的生成)。另外,關(guān)于控制電路17的動(dòng)作,將在以下詳細(xì)地說(shuō)明。馬達(dá)20是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置10的驅(qū)動(dòng)對(duì)象,通過(guò)使輸出電流Iout在線圈21中流動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)。線圈21上與其串聯(lián)地附帶有電阻成分22。另外,作為馬達(dá)20,可列舉用以使硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的磁頭在盤(pán)片的半徑方向上移動(dòng)的音圈馬達(dá)、及光拾取頭的跟蹤伺服系統(tǒng)或聚焦伺服系統(tǒng)中所使用的致動(dòng)器(actuator)等例。圖2A~圖2D是分別表示輸出電流Iout流動(dòng)的路徑的一例(輸出電流Iout從驅(qū)動(dòng)器電路11側(cè)經(jīng)由馬達(dá)20而流動(dòng)至驅(qū)動(dòng)器電路12側(cè)的情況)的圖。如圖2A~圖2D所示,在本構(gòu)成例的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置10中,驅(qū)動(dòng)器電路11的輸出晶體管111及112、與驅(qū)動(dòng)器電路12的輸出晶體管121及122形成相對(duì)于馬達(dá)20而連接成H橋型的輸出段。此處,在對(duì)驅(qū)動(dòng)器電路11及12進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)時(shí),輸出電流Iout經(jīng)由路徑A~C中的任一路徑而流動(dòng)。即,在使輸出晶體管111及122導(dǎo)通、且輸出晶體管112及121斷開(kāi)時(shí),輸出電流Iout經(jīng)由圖2A所示的路徑A(VDD→111→20→122→GND)而流動(dòng)。而且,在使輸出晶體管111及121導(dǎo)通、且輸出晶體管112及122斷開(kāi)時(shí),輸出電流Iout(回流電流)經(jīng)由圖2B所示的路徑B(VDD→111→20→121→VDD)而流動(dòng)。而且,在使輸出晶體管111及121斷開(kāi)、且輸出晶體管112及122導(dǎo)通時(shí),輸出電流Iout(放電電流)經(jīng)由圖2C所示的路徑C(GND→112→20→122→GND)而流動(dòng)。另外,在使所有的輸出晶體管111、112、121、及122斷開(kāi)、且驅(qū)動(dòng)器電路11及12均為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài)時(shí),輸出電流Iout(回充電流)經(jīng)由圖2D所示的路徑Z(GND→112(體二極管)→20→121(體二極管)→VDD)而流動(dòng)。另一方面,在將驅(qū)動(dòng)器電路11及12從所述的PWM驅(qū)動(dòng)狀態(tài)切換為線性驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的情況下,如果假定馬達(dá)控制信號(hào)S1的數(shù)字值無(wú)變化,則輸出電流Iout會(huì)從電源電壓VDD的施加端經(jīng)由與路徑A相同的路徑L而流向接地電壓GND的施加端。因此,在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換時(shí)為了不產(chǎn)生輸出電流Iout的短時(shí)脈沖波形干擾,認(rèn)為重要的是在將驅(qū)動(dòng)器電路11及12從PWM驅(qū)動(dòng)狀態(tài)切換為線性驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí),以在切換前后輸出電流Iout流動(dòng)的路徑不變化的方式進(jìn)行切換時(shí)序的控制。另外,在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換時(shí),為了使驅(qū)動(dòng)器電路11及12中不產(chǎn)生不必要的貫通電流,認(rèn)為有效的是在將驅(qū)動(dòng)器電路11及12從PWM驅(qū)動(dòng)狀態(tài)切換為線性驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的中途,將驅(qū)動(dòng)器電路11及12暫時(shí)切換為高輸出阻抗?fàn)顟B(tài)。以下,對(duì)根據(jù)此研究而實(shí)施的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換動(dòng)作進(jìn)行具體地說(shuō)明。圖3是用以說(shuō)明馬達(dá)驅(qū)動(dòng)方式的切換動(dòng)作的時(shí)序圖,從上方開(kāi)始依次描繪有斜坡電壓Vosc、反饋電壓Vin、反轉(zhuǎn)斜坡電壓VoscB、PWM信號(hào)PWMA及PWMB、外部使能信號(hào)EN1、內(nèi)部使能信號(hào)EN2、柵極電壓AGH及AGL、柵極電壓BGH及BGL、比較信號(hào)CMPA及CMPB、輸出電壓VoutA及VoutB、以及輸出電流Iout。另外,圖3中,時(shí)間的經(jīng)過(guò)是按時(shí)刻t1~t15的順序進(jìn)行。另外,圖3中,例示出輸出電流Iout從驅(qū)動(dòng)器電路11側(cè)經(jīng)由馬達(dá)20而流動(dòng)至驅(qū)動(dòng)器電路12側(cè)時(shí)的情況。首先,一面著眼于圖3中列舉的各要素(電壓、電流、信號(hào))的動(dòng)態(tài)一面進(jìn)行時(shí)序圖的說(shuō)明。斜坡電壓Vosc與反轉(zhuǎn)斜坡電壓VoscB成為以基準(zhǔn)電壓Vref為基準(zhǔn)而彼此反轉(zhuǎn)后的電壓波形。PWM信號(hào)PWMA在反饋電壓Vin高于斜坡電壓Vosc時(shí)成為高電平(時(shí)刻t1~t8、及時(shí)刻t10~t15),在反饋電壓Vin低于斜坡電壓Vosc時(shí)成為低電平(~時(shí)刻t1、時(shí)刻t8~t10、及時(shí)刻t15~)。PWM信號(hào)PWMB在反饋電壓Vin低于反轉(zhuǎn)斜坡電壓VoscB時(shí)成為高電平(時(shí)刻t3~t5、及時(shí)刻t12~t14),...