KR100396483B1 - Head retract circuit in hard disk drive - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하드 디스크 드라이브의 헤드 복귀 회로에 관한 것이다. 이러한 헤드 복귀 회로는 하드 디스크 드라이브에서 정보의 판독 및 기록을 수행하는 헤드를 안전 영역으로 복귀시키는 헤드 복귀 회로에 있어서, 상기 헤드를 이동시키는 음성 코일 모터에 정전류를 공급하여 상기 헤드의 상기 안전 영역으로의 이동을 야기시킨 후, 상기 헤드가 상기 안전 영역으로 이동되어 특정 위치에 위치하는 경우 상기 음성 코일 모터에 정전압을 공급하는 것이다. 본 발명에 따르면, 음성 코일 모터의 역기전력이 0이 되는 순간 또는 최초의 바운싱이 발생할려고 하는 순간 자동으로 정전류 모드에서 정전압 모드로 바뀌게 되므로, 초기 정전류의 크기를 크게 할 수 있어 헤드 복귀 실패를 방지하고, 역기전력이 0이 될 때 정전압을 인가하여 순간적으로 충분한 전류가 음성 코일 모터에 공급되도록 하여 바운싱을 없애면서도 순간적인 피크 전류의 크기는 단순 정전압 모드에서 보다 작게하여 반도체의 전류 내압을 줄일 수 있어 안정적이면서도 비용이 적게든다.The present invention relates to a head return circuit of a hard disk drive. The head return circuit is a head return circuit for returning a head which reads and writes information from a hard disk drive to a safe area, and supplies a constant current to the voice coil motor for moving the head to the safe area of the head. After causing the movement of the head, when the head is moved to the safety area and positioned at a specific position is to supply a constant voltage to the voice coil motor. According to the present invention, since the instantaneous electromotive force of the voice coil motor becomes zero or the first bounce is about to occur, the constant current mode is automatically changed from the constant current mode to the constant voltage mode, thereby increasing the size of the initial constant current to prevent head return failure. When the counter electromotive force reaches zero, a constant voltage is applied so that sufficient current is supplied to the voice coil motor at the moment, eliminating bouncing, but the magnitude of the instantaneous peak current is smaller than in the constant constant voltage mode to reduce the current breakdown voltage of the semiconductor. It is also costly.
Description
본 발명은 하드 디스크 드라이브의 구동 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 필요시 헤드를 안전 지역으로 복귀시키는 하드 디스크 드라이브의 헤드 복귀 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a drive circuit of a hard disk drive, and more particularly, to a head return circuit of a hard disk drive for returning the head to a safe area when necessary.
일반적으로 하드 디스크 드라이브 시스템에서 전원이 차단되었을 때, 그 내부 디스크에 저장된 데이터가 손실되는 것을 방지하기 위해서 음성 코일모터(voice coil motor:이하 VCM이라고 함)를 이용하여 디스크에 데이터를 기록하거나 디스크에 기록된 데이터를 판독하는 헤드를 디스크의 손상이 없도록 하면서 안전 영역(safety zone)으로 대피시키는 동작을 하도록 하는 헤드 복귀 회로를 구비하는 것이 필수적이다.In general, when a hard disk drive system loses power, a voice coil motor (hereinafter referred to as a VCM) is used to write data to the disk or to prevent the data stored on the internal disk from being lost. It is essential to have a head return circuit which allows the head reading the recorded data to operate to evacuate the safety zone without damaging the disk.
이러한 헤드 복귀 회로에서 VCM이 헤드 복귀 동작을 하도록 VCM에 전력을 공급하는 방식에는 두 가지가 있는데, 첫 번째 방식은 정전류를 이용하여 VCM에 전력을 공급하는 방식이고, 두 번째 방식은 정전압을 이용하는 방식이다.In the head return circuit, there are two methods of supplying power to the VCM so that the VCM performs the head return operation. The first method uses a constant current to supply power to the VCM, and the second method uses a constant voltage. to be.
첫 번째 방식인 VCM에 정전류를 인가하는 방식에서는 VCM을 안전 영역으로 이동시키기 위해서 일정한 전류를 VCM에 흘려 주어 VCM에 장착된 헤드가 안전 영역으로 이동하도록 하는 것인데, 이 경우 정전류의 크기에 따라서 헤드가 스핀들 모터의 기구물과 충돌하면서 튀어나오는 바운싱(bouncing) 현상 및 헤드 복귀 실패 등의 오동작이 발생되는 문제점이 있다.In the first method, a constant current is applied to the VCM, in order to move the VCM to the safe area, a constant current flows to the VCM so that the head mounted on the VCM moves to the safe area. There is a problem that a malfunction occurs such as a bouncing phenomenon and a head return failure that protrude while colliding with the mechanism of the spindle motor.
정전류의 크기가 큰 경우, VCM의 역기전력과 헤드 복귀 동작이 일어나는 시점 등에 따라 VCM이 안전 영역으로 이동하는 과정에서 바운싱 현상이 발생하는 경우가 있어 소음 및 디스크 마모의 원인이 된다. 이러한 바운싱 발생을 최소화시키면서도 안정되게 헤드를 안전 영역으로 이동할 수 있도록 하기 위해서는 정전류의 크기를 작게 해야되는데, 이 경우 헤드 복귀 실패로 인해 헤드가 안전 영역에서 위치하지 못하는 경우가 있어서, 다음 전원이 인가되었을 때 디스크가 손상되는 일이 발생할 수 있다.If the constant current is large, bounce may occur while the VCM moves to the safe area depending on the counter electromotive force of the VCM and the timing of the head return operation, causing noise and disk wear. In order to minimize the occurrence of this bouncing and to stably move the head to the safe area, the constant current must be reduced. In this case, the head may not be located in the safe area due to the head return failure. When the disc is damaged can happen.
이러한 문제점을 해결하기 위한 첫 번째 수단으로, VCM에 인가되는 정전류의크기를 2단계로 하는 헤드 복귀 회로가 제공되었다. 대한민국 공개특허공보 제1999-006464호에는 이러한 형태의 헤드 복귀 회로가 개시되어 있다.As a first means to solve this problem, a head return circuit has been provided in which the constant current applied to the VCM has two levels. Korean Patent Laid-Open No. 1999-006464 discloses a head return circuit of this type.
스핀들 모터 드라이버(108)로부터 스핀들 모터(12)에 공급되는 전원이 차단되어 스핀들 모터(12)가 파워-오프되는 즉시, 제1 라인(201)이 커패시터(210)에 충전된 전압에 의해 하이 상태가 되어, 제1 스위치를 포함하는 FET(82, 84)가 턴온된다.As soon as the power supplied to the spindle motor 12 from the spindle motor driver 108 is cut off and the spindle motor 12 is powered off, the first line 201 is high due to the voltage charged in the capacitor 210. FETs 82 and 84 including the first switch are turned on.
FET(82, 84)가 턴온되면, 쌍극성 트랜지스터(90, 91, 92, 93)가 턴온되어 헤드 복귀를 위한 단상(single-phase) 정류된 전류가 VCM(14)으로 공급된다.When the FETs 82, 84 are turned on, the bipolar transistors 90, 91, 92, 93 are turned on to supply a single-phase rectified current to the VCM 14 for head return.
한편, 커패시터(232)는 트랜지스터(214)가 턴오프된 후, 커패시터(210)로부터 충전된다. RC 회로(230)의 시정수에 의해 결정되는 소정의 지연 시간 후에, 커패시터(232)가 충전되면 라인(203)이 하이 상태로 되어 제2 스위치 FET(250)가 턴온된다. 이로 인해 잔여 쌍극성 트랜지스터(94, 95)가 턴온되고, 이것은 정류기 회로(80)의 모든 3개의 위상을 완전히 인에이블시킨다.Meanwhile, the capacitor 232 is charged from the capacitor 210 after the transistor 214 is turned off. After a predetermined delay time determined by the time constant of the RC circuit 230, when the capacitor 232 is charged, the line 203 goes high and the second switch FET 250 is turned on. This turns the remaining bipolar transistors 94 and 95 on, which completely enables all three phases of the rectifier circuit 80.
스핀들 모터(12)의 위상을 턴온시키는 효과는 결과적으로 복귀 회로 전류의 변화되는 듀티 사이클(duty cycle)을 제공하는 효과이다. 오직 하나의 위상이 턴온되면, 복귀 회로의 전류는 약 1/3의 듀티 사이클을 갖는다. 그 후, 잔여 위상이 턴온되면, 복귀 회로의 전류는 100%의 듀티 사이클을 갖게 된다.The effect of turning on the phase of the spindle motor 12 is the effect of providing a varying duty cycle of the return circuit current as a result. If only one phase is turned on, the current in the return circuit has a duty cycle of about one third. Then, if the remaining phase is turned on, the current in the return circuit will have a duty cycle of 100%.
변조 속도가 액츄에이터의 시간 응답에 비해 매우 빠르기 때문에 이러한 듀티 사이클에서의 변화는 토크 및 액츄에이터 가속도에서의 변화로서 효과적으로 작용한다.This change in duty cycle effectively acts as a change in torque and actuator acceleration because the modulation rate is very fast relative to the actuator's time response.
그러나, 도 1에서 도시된 종래 기술에서는 RC 회로(230)의 RC 시정수가 VCM의 상황과 관계없이 이루어진다는 것이 문제점이다. 즉, 헤드 위치가 안전 영역에 가깝게 있을 경우에는 작은 전류만으로도 안전 영역에 이동을 시킬 수 있지만, 멀리 떨어져 있을 경우에는 이보다 큰 전류가 필요하므로, 암의 위치에 따라서 매번 전류량을 변화시켜 주어야만 바운싱 발생을 적게 할 수 있다. 그러나, 종래의 정전류 방식의 복귀 방법은 복귀 동작을 시키고자 하는 시점에서의 VCM의 헤드의 위치를 파악하기가 어렵기 때문에 복귀 전류량을 가변하기가 어렵다.However, in the prior art shown in FIG. 1, the problem is that the RC time constant of the RC circuit 230 is made irrespective of the situation of the VCM. In other words, if the head position is close to the safe area, a small current can move to the safe area, but if it is far away, a larger current is required. Therefore, the amount of current must be changed each time according to the position of the arm. You can do less. However, in the conventional constant current return method, since it is difficult to determine the position of the head of the VCM at the point of time for the return operation, it is difficult to vary the return current amount.
한편, 상기한 문제점을 해결하기 위한 두 번째 수단으로, VCM에 정전압을 인가하는 헤드 복귀 회로가 제공되었다. 대한민국 공개특허공보 제1998-032551호에는 이러한 형태의 헤드 복귀 회로가 개시되어 있다.On the other hand, as a second means for solving the above problems, a head return circuit for applying a constant voltage to the VCM has been provided. Korean Laid-Open Patent Publication No. 1998-032551 discloses a head return circuit of this type.
이하, 도 2를 참조하여 VCM에 정전압을 인가하는 종래의 헤드 복귀 회로에 대해 설명한다.Hereinafter, a conventional head return circuit for applying a constant voltage to the VCM will be described with reference to FIG. 2.
액츄에이터 모터(54)가 자신에게 부착된 헤드를 이동시킬 수 있는 속도는 노드(56, 58) 양단의 전압의 크기에 따라 변화한다.The speed at which the actuator motor 54 can move the head attached to it varies with the magnitude of the voltage across the nodes 56 and 58.
디스크 드라이브 유니트가 헤드 복귀 모드에 있을 때, 전류원(110)과 전압 단속 회로(100)의 나머지 부분은 컨트롤 칩(46) 상의 다른 소자(도시하지 않음)에 의해 활성화된다.When the disk drive unit is in the head return mode, the current source 110 and the rest of the voltage interrupt circuit 100 are activated by other elements (not shown) on the control chip 46.
이 모드에서 전류는 노드(56)를 통해 FET(112)에 의해 액츄에이터 모터(54)로 공급된다.In this mode current is supplied to the actuator motor 54 by the FET 112 via the node 56.
트랜지스터(70)가 회로(53)의 과열에 의해 트리거되지 않는 한, 액츄에이터모터(54)에 공급된 전량은 저항기(106)의 저항과, 전류원(110)에 의해 공급된 전류에 의해 초기에 결정된다.Unless transistor 70 is triggered by overheating of circuit 53, the total amount supplied to actuator motor 54 is initially determined by the resistance of resistor 106 and the current supplied by current source 110. do.
트랜지스터(70)의 온도가 트랜지스터(70)를 턴온시키기에 충분히 상승되면, FET(98)가 턴온되어 트랜지스터(108)의 이미터로부터 접지로 전류를 분기시키고, 이미터를 효과적으로 접지시킨다.When the temperature of transistor 70 is raised enough to turn on transistor 70, FET 98 turns on to diverge current from the emitter of transistor 108 to ground, effectively grounding the emitter.
따라서, 노드(56)의 평형 전위는 접지 전위 이상의 하나의 다이오드 전압 강하(약 0.55V), 즉 FET(98)가 갖는 평형 전위의 약 1/3로 강하된다.Thus, the equilibrium potential of node 56 drops to one diode voltage drop (about 0.55V) above ground potential, that is, about one third of the equilibrium potential of FET 98.
따라서, 트랜지스터(70)가 턴온될 때 노드(56)에서의 전위는 충분히 강하되어, 액츄에이터 모터(54)에 공급된 복귀 회로 전류를 감소시킨다.Thus, the potential at node 56 drops sufficiently when transistor 70 is turned on, reducing the return circuit current supplied to actuator motor 54.
이와 같이 하여, 이상 상황이나 여타의 상황에 의해 온도가 올라 가면 VCM 양단의 전위를 줄여 과열 상태로부터 보호가 되나 VCM의 역기전력이나 헤드 복귀 동작 시점에 따른 돌입 전류를 막을 수 없다.In this way, if the temperature rises due to an abnormal situation or other situation, the potential at both ends of the VCM is reduced to protect against overheating, but the inrush current due to the counter electromotive force or the timing of the head return operation of the VCM cannot be prevented.
트랜지스터(116)와 저항(114)에 의해서 전류 제한이 이루어지지만, 이 전류 제한까지 전류가 흐를 수 있다는 것이 문제이고 그 값은 큰 값이 되어야 한다.Although current limiting is achieved by transistor 116 and resistor 114, the problem is that current can flow up to this current limit and the value must be large.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, VCM에 정전류를 공급한 후, 다시 정전압을 공급하여 헤드를 안전 지역으로 안전하게 복귀시키는 하드 디스크 드라이브의 헤드 복귀 회로를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a head return circuit of a hard disk drive for safely returning a head to a safe area by supplying a constant voltage again after supplying a constant current to the VCM. have.
도 1은 VCM에 인가되는 정전류의 크기를 2단계로 하는 종래의 헤드 복귀 회로의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional head return circuit having a magnitude of a constant current applied to a VCM in two stages.
도 2는 VCM에 정전압을 인가하는 종래의 헤드 복귀 회로의 블록도이다.2 is a block diagram of a conventional head return circuit for applying a constant voltage to the VCM.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 복귀 회로의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a head return circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4는 일반적인 VCM의 등가 회로도이다.4 is an equivalent circuit diagram of a general VCM.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 복귀 동작에 따른 제어 신호 및, VCM에 걸리는 전류 및 전압을 시간에 따라 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a control signal according to a head return operation according to an embodiment of the present invention, and a current and a voltage applied to a VCM over time.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 하드 디스크 드라이브에서정보의 판독 및 기록을 수행하는 헤드를 안전 영역으로 복귀시키는 헤드 복귀 회로에 있어서, 상기 헤드를 이동시키는 음성 코일 모터에 정전류를 공급하여 상기 헤드의 상기 안전 영역으로의 이동을 야기시킨 후, 상기 헤드가 상기 안전 영역으로 이동되어 특정 위치에 위치하는 경우 상기 음성 코일 모터에 정전압을 공급하는 것이다.A feature of the present invention for achieving the above object is a head return circuit for returning a head for reading and writing information in a hard disk drive to a safe area, by supplying a constant current to the voice coil motor to move the head After causing the head to move to the safe area, the head is supplied to the voice coil motor when the head is moved to the safe area and positioned at a specific position.
상기 특정 위치는 상기 헤드가 상기 안전 영역으로 이동되어 순간적으로 정지되어 상기 음성 코일 모터의 역기전력이 0이 되는 위치인 것이 특징이다.The specific position is characterized in that the head is moved to the safety area and stopped momentarily, so that the counter electromotive force of the voice coil motor becomes zero.
상기 본 발명의 특징을 달성하기 위한 수단은 디스크를 일정하게 회전시키는 스핀들 모터; 상기 스핀들 모터의 역기전력에 의해 발생되는 전류를 전파 정류하여 출력하는 정류부; 상기 정류부의 출력과 접지 사이에 접속된 제1 커패시터; 및 상기 커패시터와 상기 음성 코일 모터 사이에 접속된 제1 정전류원을 포함한다.Means for achieving the above features of the present invention comprises a spindle motor for constantly rotating the disk; A rectifier for full-wave rectifying and outputting current generated by the counter electromotive force of the spindle motor; A first capacitor connected between the output of the rectifier and ground; And a first constant current source connected between the capacitor and the voice coil motor.
여기서, 상기 스핀들 모터의 역기전력에 의해 상기 제1 커패시터에 충전된 전력에 의해 상기 음성 코일 모터가 구동되어 상기 헤드의 복귀 동작이 야기되고, 상기 헤드가 상기 특정 위치에 도달할 때까지 상기 제1 정전류원에 의한 전류가 상기 음성 코일 모터로 공급된다.Here, the voice coil motor is driven by the electric power charged in the first capacitor by the counter electromotive force of the spindle motor to cause a return operation of the head, and the first constant current until the head reaches the specific position. The current from the circle is supplied to the voice coil motor.
또한, 본 발명의 수단은 헤드 복귀 요구 신호, 하드 디스크 드라이브의 내부 칩 온도 상승 신호, 및 전원 온 리세트 신호에 의해 상기 정류부의 출력을 단속하는 스위치부; 상기 스위치부에 접속된 제2 정전류원, 상기 제2 정전류원에 접속된 제2 커패시터; 상기 제2 정전류원과 상기 제2 커패시터의 접점에 비반전 단자가 접속되고, 기준 전압에 반전 단자가 접속된 연산 증폭기; 및 상기 연산 증폭기의 출력에 베이스 단자가 접속되고, 음성 코일 모터의 일측 단자에 콜렉터 단자가 접속되며, 이미터 단자가 접지된 제1 트랜지스터를 포함한다.In addition, the means of the present invention includes a switch unit for interrupting the output of the rectifier by a head return request signal, an internal chip temperature rise signal of the hard disk drive, and a power on reset signal; A second constant current source connected to the switch unit, and a second capacitor connected to the second constant current source; An operational amplifier having a non-inverting terminal connected to a contact point of the second constant current source and the second capacitor and an inverting terminal connected to a reference voltage; And a first transistor connected to an output of the operational amplifier, a collector terminal connected to one terminal of the voice coil motor, and an emitter terminal grounded.
여기서, 상기 헤드 복귀 요구 신호, 하드 디스크 드라이브의 내부 칩 온도 상승 신호, 및 전원 온 리세트 신호 중 어느 하나의 신호가 인에이블되어 헤드의 안전 지역으로의 복귀가 요구되는 경우, 상기 제2 정전류원에 의해 상기 제2 커패시터에 충전되는 전압이 상기 기준 전압에 도달될 때까지 상기 음성 코일 모터의 구동을 제한한다.Here, the second constant current source when any one of the head return request signal, the internal chip temperature rise signal of the hard disk drive, and the power on reset signal is enabled to request return of the head to the safe area. Limiting the driving of the voice coil motor until the voltage charged in the second capacitor reaches the reference voltage.
또한, 본 발명의 수단은 상기 정류부의 출력에 일측 단자가 접속되는 제1 저항; 상기 제1 저항의 타측 단자와 접지 사이에 접속되는 제2 저항; 상기 제1 저항의 타측 단자에 베이스 단자가 접속되고, 상기 제1 커패시터에 콜렉터 단자가 접속되며, 상기 음성 코일 모터의 타측 단자에 이미터 단자가 접속되는 제2 트랜지스터를 포함한다.In addition, the means of the present invention includes a first resistor to which one terminal is connected to the output of the rectifier; A second resistor connected between the other terminal of the first resistor and a ground; And a second transistor having a base terminal connected to the other terminal of the first resistor, a collector terminal connected to the first capacitor, and an emitter terminal connected to the other terminal of the voice coil motor.
여기서, 상기 헤드가 상기 안전 지역으로 복귀되어 상기 특정 위치에 위치하는 순간 상기 제2 트랜지스터가 턴온되어 상기 제2 저항에 걸린 전압에 기초하는 정전압이 상기 음성 코일 모터로 공급된다.Here, as soon as the head returns to the safe area and is located at the specific position, the second transistor is turned on and a constant voltage based on the voltage applied to the second resistor is supplied to the voice coil motor.
한편, 상기 제1 정전류원에 의해 공급되는 전류와 상기 제1 저항을 통해 흐르는 전류 사이에는 하드 디스크 드라이브의 칩 내부에서 결정된 스케일링 요인에 기초하는 특정의 관계가 있다.On the other hand, there is a specific relationship between the current supplied by the first constant current source and the current flowing through the first resistor based on the scaling factor determined inside the chip of the hard disk drive.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 복귀 회로의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a head return circuit according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 헤드 복귀 회로는 디스크를 일정하게 회전시키는 SPM(SPindle Motor, 2100); SPM(2100)의 역기전력에 의해 발생되는 전류를 전파 정류하여 출력하는 정류부(2200); 정류부(2200)의 출력에 캐소드 단자가 접속되고 전원 전압(Vcc)에 애노드 단자가 접속되는 다이오드(D4); 다이오드(D4)의 캐소드 단자와 접지 사이에 접속된 커패시터(C1); 다이오드(D4)의 캐소드 단자에 콜렉터 단자가 접속된 트랜지스터(Q1); 다이오드(D4)의 캐소드 단자와 트랜지스터(Q1)의 이미터 단자 사이에 접속된 정전류원(Icrt); 트랜지스터(Q1)의 이미터 단자에 일측이 접속된 VCM(2300); 트랜지스터(Q1)의 이미터 단자와 VCM(2300)의 타측 단자 사이에 접속된 VCM 구동부(2400); VCM(2300)의 타측 단자에 콜렉터 단자가 접속되고, 이미터 단자가 접지된 트랜지스터(Q2); 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 접지 사이에 접속된 저항(R1); 저항(R1)과 다이오드(D4)의 캐소드 단자 사이에 접속된 저항(Riret); 헤드 복귀 신호(Retract), 온도 상승 신호(TSD), 전원 온 리세트 신호(POR)를 받아서 정류부(2200)로부터 출력되는 전류의 흐름을 단속하는 스위치부(2600); 일측 단자가 접지된 커패시터(C2); 커패시터(C2)의 타측 단자와 스위치부(2600)의 출력 단자 사이에 접속된 정전류원(Icret); 및 커패시터(C2)의 타측 단자에 비반전 단자가 접속되고, 반전 단자가 기준 전압(Vref1)에 접속되며, 출력 단자가 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 접속된 연산 증폭기(2500)를 포함한다.As shown in Figure 3, the head return circuit according to an embodiment of the present invention includes a SPM (SPindle Motor, 2100) for constantly rotating the disk; A rectifier 2200 for full-wave rectifying and outputting current generated by the back EMF of the SPM 2100; A diode D4 having a cathode terminal connected to the output of the rectifying unit 2200 and an anode terminal connected to the power supply voltage Vcc; A capacitor C1 connected between the cathode terminal of the diode D4 and ground; A transistor Q1 having a collector terminal connected to the cathode terminal of the diode D4; A constant current source Icrt connected between the cathode terminal of the diode D4 and the emitter terminal of the transistor Q1; A VCM 2300 having one side connected to an emitter terminal of the transistor Q1; A VCM driver 2400 connected between the emitter terminal of the transistor Q1 and the other terminal of the VCM 2300; A transistor Q2 having a collector terminal connected to the other terminal of the VCM 2300 and having an emitter terminal grounded; A resistor R1 connected between the base terminal of the transistor Q1 and ground; A resistor connected between the resistor R1 and the cathode terminal of the diode D4; A switch unit 2600 for receiving a head return signal Retract, a temperature rising signal TSD, and a power-on reset signal POR to interrupt a flow of current output from the rectifier 2200; A capacitor C2 having one terminal grounded; A constant current source Icret connected between the other terminal of the capacitor C2 and the output terminal of the switch unit 2600; And an operational amplifier 2500 having a non-inverting terminal connected to the other terminal of the capacitor C2, an inverting terminal connected to the reference voltage Vref1, and an output terminal connected to the base terminal of the transistor Q2.
여기에서, 정류부(2200)는 SPM(2100)의 3개의 출력 단자에 각각 접속되며, 그 출력 단자가 공통으로 접속된 3개의 다이오드(D1, D2, D3)를 포함한다.Here, the rectifier 2200 is connected to three output terminals of the SPM 2100, respectively, and includes three diodes D1, D2, and D3 to which the output terminals are commonly connected.
또한, 스위치부(2600)는 헤드 복귀 신호(Retract), 온도 상승 신호(TSD), 및 전원 온 리세트 신호(POR)를 입력받아서 AND 연산하여 출력하는 AND 게이트(2610), 및 AND 게이트(2610)의 출력에 따라 정류부(2200)와 정전류부(Icret)의 접속을 단속하는 스위치(S1)를 포함한다.In addition, the switch unit 2600 receives the head return signal Retract, the temperature rise signal TSD, and the power-on reset signal POR, and performs an AND operation on the AND gate 2610, and an AND gate 2610. And a switch S1 for controlling the connection of the rectifying unit 2200 and the constant current unit Icret according to the output of the control unit 2200.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 헤드 복귀 회로에 대해 설명한다.Hereinafter, the head return circuit of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
먼저, 하드 디스크 드라이브가 정상적으로 동작하는 경우에는 헤드 복귀 신호(Retract), 온도 상승 신호(TSD), 및 전원 온 리세트 신호(POR)가 모두 인에이블된 상태가 아니기 때문에 스위치(S1)가 동작되지 않는다. 따라서, VCM(2300)은 VCM 구동부(2400)에 의해 정상적으로 구동된다.First, when the hard disk drive operates normally, the switch S1 is not operated because the head return signal (Retract), the temperature rise signal (TSD), and the power on reset signal (POR) are not all enabled. Do not. Therefore, the VCM 2300 is normally driven by the VCM driver 2400.
그러나, 정상적인 헤드 복귀 필요시의 헤드 복귀 신호(Retract)나 사용자 인터페이스나 칩 내부 온도가 상승되는 경우의 온도 상승 신호(TSD)나, 또는 전원 회로에서 리세트 신호가 인가되는 전원 온 리세트 신호(POR)가 인에이블되면, AND 게이트(2610)의 출력 신호(Retract_on)가 인에이블되고, 이 신호에 따라 스위치(S1)가 턴온되어 정류부(2200)의 출력이 정전류부(Icret)에 연결된다.However, a head return signal (Retract) when the normal head return is necessary, a temperature rise signal (TSD) when the user interface or the internal temperature of the chip rises, or a power-on reset signal to which a reset signal is applied from the power supply circuit ( When POR is enabled, the output signal Retract_on of the AND gate 2610 is enabled, and the switch S1 is turned on according to the signal to connect the output of the rectifier 2200 to the constant current unit Icret.
첨부한 도 5를 참조하면, 헤드 복귀가 요구되는 시점, 즉 AND 게이트(2610)의 출력 신호(Retract_on)가 인에이블되는 시점을 t0라 하면, 이 때부터 헤드 복귀가 시작될 수 있다. 그러나, 헤드 복귀 요구 시 VCM 구동부(2400)는 전원이 오프되어 있고, 트랜지스터(Q2)도 오프되어 있기 때문에 VCM(2300)을 통해 흐르는 전류가 없다. 따라서, 시간 t0부터 헤드 복귀가 시작되는 것은 아니다.Referring to FIG. 5, when a head return is required, that is, a time point when the output signal Retract_on of the AND gate 2610 is enabled, t0 may be started. However, when the head return request, the VCM driver 2400 is turned off and the transistor Q2 is also turned off, so there is no current flowing through the VCM 2300. Therefore, head return does not start from time t0.
헤드 복귀를 위해 SPM(2100)으로의 전원 공급이 차단되면, SPM(2100)에서 역기전력이 발생되고, 이로 인한 전류가 정류부(2200)로 공급되어 전파 정류되어 커패시터(C1)로 공급된다. 이 때부터 커패시터(C1)가 충전되기 시작하며, 하드 디스크의 전원이 차단되지 않고 SPM(2100)만 오프되는 경우에는 다이오드(D4)를 통해 전원 전압(Vcc)까지 충전된다. 커패시터(C1)에 충전되는 전력은 후에 트랜지스터(Q2)가 턴온되는 경우 VCM(2300)을 리트랙트시키기 위하여 전원으로 사용된다.When the power supply to the SPM 2100 is cut off to return the head, back electromotive force is generated in the SPM 2100, and the current is supplied to the rectifier 2200, full-wave rectified, and supplied to the capacitor C1. From this time, the capacitor C1 starts to be charged, and when only the SPM 2100 is turned off without powering off the hard disk, the capacitor C1 is charged to the power supply voltage Vcc through the diode D4. The power charged in the capacitor C1 is used as a power source to retract the VCM 2300 when the transistor Q2 is later turned on.
한편, 스위치(S1)가 온되면 전류원(Icret)에 의해 외부 커패시터(C2)가 일정 전압이 될 때까지 충전된다. 이 때, 일정 전압은 연산 증폭기(2500)의 반전 단자에 접속된 Vref1에 의해 정해지며, 여기에서는 2.0V로 특정된다.On the other hand, when the switch S1 is turned on, the external capacitor C2 is charged by the current source Icret until it reaches a constant voltage. At this time, the constant voltage is determined by Vref1 connected to the inverting terminal of the operational amplifier 2500, where it is specified as 2.0V.
외부 커패시터(C2)가 충전되어 일정 전압, 즉 2.0V 이상이 되면, 연산 증폭기(2500)의 출력이 하이 상태가 되고, 이에 따라 트랜지스터(Q2)가 턴온된다. 이 때의 시간이 t1이 된다.When the external capacitor C2 is charged to reach a predetermined voltage, that is, 2.0V or more, the output of the operational amplifier 2500 becomes high, thereby turning on the transistor Q2. The time at this time is t1.
이와 같이, 일정 시간이 경과한 후에 시간 t1이 되어 트랜지스터(Q2)가 턴온되면 VCM으로 정전류(Irct)가 흐르기 시작한다. 이 때, 정전류(Irct)는 외부 저항(R1)에 의해 쉽게 조절 가능하며, 정전류 Irct는 다음의 [수식]에 의해 구해진다.As described above, when the transistor Q2 is turned on at the time t1 after a predetermined time elapses, the constant current Irct starts to flow to the VCM. At this time, the constant current Irct can be easily adjusted by the external resistor R1, and the constant current Irct is obtained by the following formula.
여기서, Ki는 칩 내부에서 결정된 스케일링 요인으로 300 정도이며, Irct는Iret와 연동되어 있다. 즉, Iret 값을 바꾸면 Irct 값도 바뀌게 되어 있다.Here, Ki is about 300 as the scaling factor determined inside the chip, and Irct is linked to Iret. In other words, changing the Iret value also changes the Irct value.
시간 t1에서 VCM(2300)에 전류가 흐르므로, VCM(2300)은 헤드를 안전 영역으로 이동시키게 된다.Since current flows in the VCM 2300 at a time t1, the VCM 2300 moves the head to the safe area.
한편, 첨부한 도 4를 참조하면, VCM(2300)은 권선 저항(R), 인덕턴스(L), 및 VCM(2300)의 역기전력(Vbemf)으로 이루어진 등가 회로로 나타낼 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 4, the VCM 2300 may be represented by an equivalent circuit including a winding resistance R, an inductance L, and a counter electromotive force Vbemf of the VCM 2300.
a 지점과 b 지점 사이의 전압, 즉 VCM(2300)에 인가되는 전압을 Vvcm으로 표시하고, 헤드가 안전 영역으로 이동할 때 역기전력의 방향을 정으로 하면, VCM(2300) 양단의 전압으로 인해 트랜지스터(Q1)가 오프되어 있으므로, VCM(2300)으로 흐르는 전류(Iretract)는 전류원(Irct)에 의한 전류량과 동일하므로 시간 t2까지 정전류(Irct)가 VCM(2300)에 흘러서 VCM(2300) 양단의 전압은 역기전력이 증가한 만큼 증가하게 된다. 이러한 전류량 그래프가 도 5에 도시되어 있다.If the voltage between a point and b point, that is, the voltage applied to the VCM 2300 is expressed in Vvcm, and the direction of the counter electromotive force is positive when the head moves to the safe area, the voltage across the VCM 2300 causes the transistor ( Since Q1) is off, the current flowing to the VCM 2300 is equal to the amount of current caused by the current source Irct, so that a constant current Irct flows into the VCM 2300 until the time t2 so that the voltage across the VCM 2300 becomes It will increase as the counter electromotive force increases. This amount of current graph is shown in FIG.
한편, 시간 t1 이후에 VCM(2300)에 의해 헤드가 최초로 안전 영역에 이르게 되는 경우, VCM(2300)에 인가되는 정전류 Icrt가 헤드가 안정되게 정지할 정도의 크기로 가해진 경우에는 한번에 정지하지만, 헤드 복귀 실패에 대비하여 정전류 Icrt의 크기를 크게 한 경우에는 헤드가 다시 안전 영역에서 데이터 영역으로 이동하는 바운싱이 일어날 수가 있다.On the other hand, when the head reaches the safe area for the first time by the VCM 2300 after the time t1, when the constant current Icrt applied to the VCM 2300 is applied to the size that the head is stably stopped, the head stops at once. If the size of the constant current Icrt is increased in preparation for the return failure, bouncing may occur in which the head moves back from the safe area to the data area.
따라서, 시간 t2에 이르러 헤드가 안전 영역에 이를 때는 VCM(2300)이 순간 정지하므로, VCM(2300)의 역기전력이 0이되어 VCM(2300) 양단의 전압이 급격히 감소하게 된다. 이 때, VCM(2300)의 양단 전압의 감소로 인해 트랜지스터(Q1)가 턴온되므로, a 지점의 전압은 c지점의 전압(Vc)보다 트랜지스터(Q1)의 베이스-이미터간 전압인 Vbe(약 0.6 V)만큼 작아지도록 제어된다.Therefore, when the head reaches the safe region at time t2, the VCM 2300 stops momentarily, so the back electromotive force of the VCM 2300 becomes zero, and the voltage across the VCM 2300 rapidly decreases. At this time, since the transistor Q1 is turned on due to the decrease in the voltage across the VCM 2300, the voltage at the point a is Vbe (the voltage between the base and the emitter of the transistor Q1, rather than the voltage Vc at the point c) (about 0.6). Controlled to be as small as V).
따라서, 트랜지스터(Q1)가 턴온된 시간 t3 이후에는 VCM(2300)에 c 지점의 전압(Vc)보다 Vbe 작은 정전압이 걸리게 되어 VCM(2300)으로 흐르는 전류 Iretract = Vvcm/R = (Vc-Vbe)/R이 된다.Therefore, after time t3 when the transistor Q1 is turned on, the constant voltage Vbe smaller than the voltage Vc at the point c is applied to the VCM 2300 so that the current flowing to the VCM 2300 Iretract = Vvcm / R = (Vc-Vbe) / R
이러한 동작은 시간 t4까지 지속되며, 그 후에는 일정한 전류, 일정한 전압이 VCM(2300)에 인가되게 된다.This operation continues until time t4, after which a constant current, a constant voltage is applied to the VCM 2300.
시간 t3와 t4 구간은 정전류원의 크기와 역기전력의 크기 및 헤드 복귀 동작 시점에 따라 다르고, VCM(2300)에 흐르는 전류의 피크치도 바뀌지만, VCM(2300)이 안전 영역에 이르러 역기전력의 크기가 영이 될 때 정전압 모드로 바뀌므로, 정전압 모드로 바뀔 때 피크 전류는 모터 권선 저항(R)에 의해서 제한이 된다.The time periods t3 and t4 vary depending on the size of the constant current source, the magnitude of the counter electromotive force, and the timing of the head return operation. The peak value of the current flowing through the VCM 2300 also changes, but the magnitude of the counter electromotive force is zero when the VCM 2300 reaches the safety region. When switching to the constant voltage mode, the peak current is limited by the motor winding resistance (R).
비록, 본 발명이 가장 실제적이며 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위 내에 속하는 다양한 변형 및 등가물들도 포함한다.Although the present invention has been described with reference to the most practical and preferred embodiments, the present invention is not limited to the above disclosed embodiments, but also includes various modifications and equivalents within the scope of the following claims.
종래의 단순한 정전압 제어의 경우 시간 t1에서 헤드가 판독 및 기록 모드에서 안전 영역 쪽으로 움직이고 있었다면 시간 t1에서 VCM(2300)으로 흐르는 전류는 역기전력이 영인 상태에서 보다 훨씬 많은 피크 전류가 흐른다. 따라서, 본 발명에서는 상기한 방식으로 VCM(2300)의 역기전력이 0이 되는 순간 또는 최초의 바운싱이 발생할려고 하는 순간 자동으로 정전류 모드에서 정전압 모드로 바뀌게 되므로, 초기 정전류의 크기를 크게 할 수 있어, 헤드 복귀 실패를 방지하고, 역기전력이 0이 될 때 정전압을 인가하여 순간적으로 충분한 전류가 VCM(2300)에 공급되도록 하여 바운싱을 없애면서도 순간적인 피크 전류의 크기는 단순 정전압 모드에서 보다 작게하여 반도체의 전류 내압을 줄일 수 있어 안정적이면서도 비용이 적게든다.In the conventional simple constant voltage control, if the head was moving to the safe area in the read and write mode at time t1, the current flowing to the VCM 2300 at time t1 flows much more peak current than when the counter electromotive force is zero. Therefore, in the present invention, since the instantaneous electromotive force of the VCM 2300 becomes zero or the first bounce is about to occur in the above-described manner, the constant current mode is automatically changed from the constant current mode to the constant voltage mode, thereby increasing the size of the initial constant current. Prevents head return failure, applies a constant voltage when the back electromotive force reaches zero, and instantaneously sufficient current is supplied to the VCM 2300, eliminating bouncing, but the magnitude of the instantaneous peak current is smaller than in the constant constant voltage mode. The current breakdown voltage can be reduced, making it stable and low cost.
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