專利名稱：硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種馬達控制系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一個典型的硬盤驅(qū)動系統(tǒng)包括許多表面涂有磁性金屬材料的碟片，該系統(tǒng)進一步包括一組位于各碟片之間由支撐結(jié)構(gòu)支撐的傳感頭，該傳感頭在讀取數(shù)據(jù)的時候?qū)⒋抛兞哭D(zhuǎn)換成電變量，在寫入數(shù)據(jù)的時候?qū)㈦娮兞哭D(zhuǎn)換為磁變量。該支撐結(jié)構(gòu)連接著一個纏繞有線圈的馬達使得該傳感頭能夠定位于磁盤表面磁道上。正常運轉(zhuǎn)時，該定位馬達由一個主控制器發(fā)出的控制信號來控制定位。
一個典型的硬盤驅(qū)動系統(tǒng)還包括一個連接在磁盤軸心的旋轉(zhuǎn)馬達，以使得在數(shù)據(jù)讀取和寫入操作中保持磁盤的旋轉(zhuǎn)，還有連接在該旋轉(zhuǎn)馬達及該主控制器接口之間的電子控制器和驅(qū)動電路，以提供驅(qū)動信號給馬達線圈用來控制該旋轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)速和其他運行參數(shù)，并且也還可以控制該旋轉(zhuǎn)馬達的啟動運行。
圖1是一個三向旋轉(zhuǎn)馬達的10的部分控制和驅(qū)動電路的示意圖。該例子中的旋轉(zhuǎn)馬達10含有12個電極和9個線圈繞阻，且這些線圈被分為3個線圈組，順序器18和馬達放大器20在不同階段選擇性的驅(qū)動線圈組12、14、16，從而維持馬達10旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)。
參看圖2A，其為選擇驅(qū)動線圈組12、14、16時產(chǎn)生的馬達轉(zhuǎn)矩的軌跡1、2、3對應于馬達電位變化的示意圖。軌跡1是當晶體管20a和20f開通(晶體管20b-20e關(guān)閉)時馬達轉(zhuǎn)矩對應于馬達電位變化的曲線圖，軌跡2是當晶體管20a和20d開通時馬達轉(zhuǎn)矩的曲線圖，軌跡3是當晶體管20a和20e開通時馬達轉(zhuǎn)矩的曲線圖。在早期的硬盤驅(qū)動系統(tǒng)中，電刷型馬達旋轉(zhuǎn)換向時間都是由植入馬達內(nèi)部的霍爾效應傳感器來控制的。
另外一種可以選擇旋轉(zhuǎn)馬達的最佳換向時機的方法就需要在系統(tǒng)內(nèi)增加一個順序器電路來輔助旋轉(zhuǎn)馬達的換向操作，該方法涉及到一種反電動勢(BEMF)現(xiàn)象。一種三刷馬達系統(tǒng)產(chǎn)生的BEMF信號如圖2B中的信號4、5和信號6，從圖中可以清楚的看出當馬達轉(zhuǎn)矩處于極大值的時候，該BEMF信號將會穿過零電壓軸線，最理想的馬達換向時機如圖2C和圖3A中所示。
比較器交叉連接在該馬達的線圈12、14、16的每一段繞阻上用來測定每一個大于零的BEMF信號，這些比較器產(chǎn)生的輸出信號如圖3B-3D所示。如圖3B-3D中所示的比較器信號都會被邏輯譯碼成為如圖3E中所示的轉(zhuǎn)速信號。其中最佳的馬達換向時機出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速信號的每一個高狀態(tài)和低狀態(tài)的中點，即如圖3E中所示的X點和Y點。
該轉(zhuǎn)速信號的每一個高狀態(tài)和低狀態(tài)的中點X和Y是根據(jù)圖4A和4B中的電路決定的。該電路中的電容器22和28產(chǎn)生的電壓波形圖分別如圖3F和圖3G所示。如圖3F中的電壓波形圖，電容器22在轉(zhuǎn)速信號處于高狀態(tài)時會有一恒電流源24對其充電，當轉(zhuǎn)速信號改變狀態(tài)時電容器22將會對恒電流接收器26放電。當該旋轉(zhuǎn)馬達以名義速度運行時，該電容器22將會達到它的最小值的Y點，這就是該馬達的理想換向時機。電容器22還可以結(jié)合另外的傳感器和觸發(fā)電路，然后連接到順序器18上以便在下一階段使得馬達放大器換向。圖4B中的電容器28用來決定另外一個換向點X，當電容器22放電時將由一恒電流源對電容器28進行充電，電容器28將保持該電壓直到轉(zhuǎn)速信號變?yōu)楦郀顟B(tài)，此后，電容器28將會對恒電流接收器29放電，當電容器28達到它的最小電壓值時，該馬達放大器20會觸發(fā)下一階段的順序器18的狀態(tài)。
以上敘述的BEMF技術(shù)對第一次啟動的旋轉(zhuǎn)馬達的換向操作是非常成功的，但是，當電容器22和28選擇不恰當時，會導致其充放電的時間過長，從而影響馬達換向時機的選擇，并且恒電流源24、27，電流接收器26、29的選擇也必須恰當，而且該四個元件也必須很好的匹配，否則，該換向點的選擇和可能就存在很大的偏差。另外，電流源24、27，電流接收器26、29一般是工作在非常小的電壓范圍內(nèi)的，它們在印刷電路板都會有不同的漏電流，這樣也會影響到電容器22和28的充放電時間，從而影響旋轉(zhuǎn)馬達換向點的選擇，甚至出現(xiàn)錯誤的換向時機。額外的電容器22和28可能要占相當?shù)拇蟮目臻g，幾乎不可能把它們安裝在旋轉(zhuǎn)軸啟動控制集成電路芯片里，而且，當馬達換向的時間參數(shù)或者馬達運行參數(shù)需要修改時，就必須更換電容器22和28，幾乎要重做該電路板。這樣使得其更改運行參數(shù)非常困難，且不適宜廣泛應用于馬達運行的不同參數(shù)和不同環(huán)境因素的情況下。
一種已知的旋轉(zhuǎn)馬達系統(tǒng)如圖5所示，其包括一電容器30，一對電流接收器34、36，一電子開關(guān)38，比較器40、42和一對一射電路44、46。結(jié)合參看圖6A-6C中的波形圖，在馬達剛開始啟動旋轉(zhuǎn)時速度較慢而產(chǎn)生了較多的BEMF信號，此時開關(guān)置于位置1處，而電容器30則由電流源32對其充電，電容器30充電時的電壓波形如圖6A中的A段到B段所示。當通過電容器30的電壓達到參考電壓VR1時，比較器40將產(chǎn)生一個控制信號給控制邏輯電路48，從而使得開關(guān)38置于位置2處，此時，電流接收器34將會促使電容器30放電直到其電壓值達到參考電壓VR2為止。當比較器42檢測到的電容器30的電壓值遠遠小于參考電壓VR2時，控制邏輯電路將會使開關(guān)38返回位置1處，這樣電容器將會重新如圖中C段至D段所示的情況充電。比較器42在電容器30的電壓值超過參考電壓VR2時也會產(chǎn)生一個正的脈沖信號，該脈沖信號被傳送到一射電路44接收，從而促使一射電路44產(chǎn)生一個換向觸發(fā)脈沖給順序器18，順序器18用來控制該馬達放大器的相位，循環(huán)重復這個過程直到該馬達有足夠的旋轉(zhuǎn)速度來啟動產(chǎn)生該BEMF信號。
當?shù)竭_點H時，將會產(chǎn)生一個BEMF換向脈沖信號，該BEMF脈沖信號將會觸發(fā)一射電路46，從而使得控制邏輯電路48控制開關(guān)38置于位置3處。隨著產(chǎn)生的BEMF脈沖信號的增多，電容器30將由電流接收器36對其反復放電直到其電壓低于參考電壓VR2，這樣，從比較器40和42的輸出信號將保持低態(tài)，且順序器18也不再會被一射電路44觸發(fā)，該順序器18將只會被通過一射電路46的BEMF脈沖信號來單獨觸發(fā)。
圖6B是由啟動振蕩器一射電路44產(chǎn)生的換向脈沖示意圖，而圖6C是由BEMF一射電路46產(chǎn)生的換向脈沖示意圖。其中，馬達的快速旋轉(zhuǎn)需要更多的BEMF脈沖，而快速的產(chǎn)生BEMF脈沖就需要電容器30的電壓低于參考電壓VR2，但這樣又會使得該啟動振蕩器失效，其不利于啟動振蕩器的工作，并且當系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時電容器30就必須更換，此外，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動芯片中的額外電容器要占用小型磁盤驅(qū)動器的有限空間。另外，電容器30中的漏電流也會影響該啟動換向的頻率，這就使得該旋轉(zhuǎn)馬達很難在所期望的時間內(nèi)達到名義運行速度，對于某些需要快速啟動的旋轉(zhuǎn)馬達，電容器30過多的漏電流會使其很難達到。
因此，如何提供一種無需額外電容器即可實現(xiàn)換向和穩(wěn)定調(diào)速的馬達控制系統(tǒng)即為本實用新型所要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種無需額外電容器即可實現(xiàn)換向和穩(wěn)定調(diào)速功能的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)主要包括一BEMF換向電路、一啟動電路和一監(jiān)控電路。該BEMF換向電路包括可用來調(diào)節(jié)可變系統(tǒng)的第一和第二可編程計數(shù)器，該BEMF換向電路不需要額外的電容器，其對漏電流不靈敏，但可提供穩(wěn)定的調(diào)速性能。該啟動電路同樣也包括一可用來調(diào)節(jié)該可變系統(tǒng)的可編程計數(shù)器，該啟動電路也不需要額外的電容器即可穩(wěn)定的產(chǎn)生啟動脈沖。該監(jiān)控電路包括第一和第二計數(shù)器用來切斷換向之后的BEMF電路，該監(jiān)控電路進一步包括一用來偵測和校正該旋轉(zhuǎn)馬達旋轉(zhuǎn)偏差的電路，該監(jiān)控電路可以提供一微處理器接口來允許改變馬達的運行參數(shù)和環(huán)境因數(shù)，并提供穩(wěn)定的調(diào)速性能。
由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)具有無需額外電容器即可實現(xiàn)換向和穩(wěn)定調(diào)速的功效。
下面參照附圖，結(jié)合實施例對本實用新型作進一步描述。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一個旋轉(zhuǎn)馬達的換向順序電路示意圖。
圖2A是上述技術(shù)中一組馬達轉(zhuǎn)矩對應于馬達電位變化的示意圖。
圖2B是上述技術(shù)中一個馬達在每個階段產(chǎn)生的BEMF信號對應于馬達電位變化的波形示意圖。
圖2C和3A是上述技術(shù)中在理想的換向時機和繞阻激活段對應于馬達電位變化的時間示意圖。
圖3B-3D是上述技術(shù)中一組由BEMF信號比較器輸出信號的波形示意圖。
圖3E是上述技術(shù)中一個轉(zhuǎn)速信號的波形圖。
圖3F和3G是上述技術(shù)中通過一組電容器的電壓波形示意圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)中一個旋轉(zhuǎn)啟動振蕩器電路的模塊圖。
圖6A-6C是圖5中電路的一組波形圖。
圖7是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中一個硬盤驅(qū)動系統(tǒng)的模塊圖。
圖8是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中一個硬盤驅(qū)動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)控制和驅(qū)動部分的模塊圖。
圖9是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中一個旋轉(zhuǎn)馬達的換向電路示意圖。
圖10是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中的一個BEMF換向控制電路的模塊圖。
圖11A是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中一個轉(zhuǎn)速信號的波形圖。
圖11B和11C是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中的BEMF換向控制電路中計數(shù)器的計數(shù)值的曲線圖。
圖12是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中的一個啟動電路模塊圖。
圖13A-13J是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中上述啟動電路運行時的一組波形圖。
圖14是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中的一個監(jiān)控電路模塊圖。
圖15A-15K是本實用新型硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)中上述監(jiān)控電路運行時的一組波形圖。
具體實施方式首先參考圖7，其為該發(fā)明硬盤驅(qū)動系統(tǒng)的一個示意圖。該示意圖中包括一微控制器200、一門陣列202、一ROM模塊204、一A/D及D/A轉(zhuǎn)換器206、一磁頭驅(qū)動控制模塊208和一磁盤格式緩沖管理接口協(xié)議控制器210。該示意圖進一步包括接口連接器212、一RAM緩沖器214、一讀/寫模塊216、一讀/寫前置放大器218、一馬達和傳感器組合模塊220，還包括一個旋轉(zhuǎn)控制和驅(qū)動模塊222。該硬盤驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行情況可參考美國專利申請Ser.No.07/629,948及申請日為1990年12月19日的“便攜式電腦的微型硬盤驅(qū)動器”中所揭示的技術(shù)內(nèi)容。
參考圖8，其為該旋轉(zhuǎn)控制和驅(qū)動器模塊222的示意圖。該示意圖包括一串行口230、一頻率鎖定環(huán)電路240、一電流控制電路245、一BEMF檢測器250、一啟動振蕩器260、一監(jiān)控電路270、一順序器280和電源供應模塊290。
串行口230分別從輸入線231-233接收連續(xù)時鐘信號、連續(xù)數(shù)據(jù)信號和片選信號。串行口230通過一信號總線234連接在BEMF檢測器250上，通過信號總線235來啟動振蕩器260，通過信號總線236來監(jiān)控電路270，通過信號總線237來鎖定該頻率環(huán)電路240。
頻率鎖定環(huán)電路240用來控制該旋轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)速，其包括一輸入線用來接收來至門陣列202的頻率反饋信號，而且還包括另外一輸入線用來接收來至BEMF檢測器250的頻率反饋信號，一第三輸入線進一步用來接收來至門陣列202內(nèi)部定時器的參考頻率信號。頻率鎖定環(huán)電路240包括一由該參考頻率信號驅(qū)動的內(nèi)部計數(shù)器，該計數(shù)器計數(shù)數(shù)值與一個反饋信號(來至門陣列202或BEMF檢測器250的)相比較，從而提供一個輸出信號給電流控制模塊245，其可以控制該旋轉(zhuǎn)馬達的電流供應。
圖9是能源供應模塊290的部分示意圖，而圖9可參考美國專利申請Ser.No.07/630,110及申請日為1990年12月19日的“硬盤的旋轉(zhuǎn)馬達”中所揭示的技術(shù)內(nèi)容。本發(fā)明中，每個馬達線圈都會產(chǎn)生一個BEMF電壓，由線圈L1-L6產(chǎn)生的BEMF電壓使得電容器C1的兩端也產(chǎn)生了一個電壓，該電壓被用來停止磁頭的運轉(zhuǎn)。只有當馬達線圈中的L2、L4和L6運行時才會有轉(zhuǎn)速信號產(chǎn)生。
參看圖10，其為該BEMF檢測器250中的BEMF換向電路示意圖。該BEMF換向電路包括一個微處理器接口100，兩個上/下計數(shù)器102、104，控制邏輯電路106、107、108、114和用來提供源信號(F1和F2)的頻率發(fā)生器112和113。該電路進一步包括零點檢測器109、110，與門122、123，或門124、128和非門131、132。
圖3E電路中，當馬達運行時，前述比較器和譯碼電路被用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號。該轉(zhuǎn)速信號被傳送到線路135，然后由計數(shù)器102的上/下控制引腳通過邏輯電路114、邏輯門122、131和132來接收。
當馬達運行在名義速度時，且該轉(zhuǎn)速信號處于高態(tài)時計數(shù)器102開始正向計數(shù)，此時來至頻率發(fā)生器112的信號F1則被用作計數(shù)器102的時鐘，而當該計數(shù)器信號變?yōu)榈蛻B(tài)時，該計數(shù)器則將來至頻率發(fā)生器113并通過邏輯電路106和邏輯門122、123、124和131傳送過來的信號F2作為其時鐘，頻率發(fā)生器113產(chǎn)生的信號F2是信號F1的頻率的兩倍，而計數(shù)器102則可由U/D終端的轉(zhuǎn)速信號控制而進行倒計數(shù)。參看圖11A和11B，當零檢測器110偵測的計數(shù)器102的計數(shù)值為零時，轉(zhuǎn)速信號值處于Y點，這樣就可以找到馬達換向的最佳時機，當該轉(zhuǎn)速信號處在高態(tài)時，邏輯電路114將使計數(shù)器102回到復位狀態(tài)，當計數(shù)器102的計數(shù)器為零時，邏輯電路114將會產(chǎn)生一個BEMF換向脈沖，該換向脈沖通過一個邏輯門128(圖10)輸送給該馬達順序器280(圖8)。
當計數(shù)器102倒計數(shù)時，計數(shù)器104將以信號F1作為其時鐘信號開始正向計數(shù)，當計數(shù)器102的計數(shù)值為零時，該時鐘信號會由于邏輯電路107的影響而對計數(shù)器104失效。當該轉(zhuǎn)速信號變?yōu)橐粋€高態(tài)時，計數(shù)器104則由U/D終端的控制而進行倒計數(shù)。當計數(shù)器104的計數(shù)值為零時，該轉(zhuǎn)速信號處于X點，其也為馬達換向的最佳時機。此時，邏輯電路發(fā)出的BEMF脈沖通過線路126和與門128連接在馬達順序器上。
該BEMF換向電路的運作也是為了調(diào)節(jié)該馬達啟動時的換向問題的。當該馬達啟動時運行第一周時，該轉(zhuǎn)速信號在這段時期將會變得長一些，并且計數(shù)器102和104的計數(shù)值也會比較大，而當每一個計數(shù)器所得計數(shù)值都比較大時，這些計數(shù)器就需要更長的時間來使得它們的數(shù)值變回到零，該電路為一自動調(diào)節(jié)電路，其并且能夠在最佳時機實現(xiàn)馬達的換向工作，而不用去顧慮轉(zhuǎn)速信號的長短。
然而，當馬達啟動運行的非常慢時，就有一個電壓問題，例如，該轉(zhuǎn)速周期很長而計數(shù)器102和104并不能夠達到計數(shù)值溢出的情況，這樣會導致計數(shù)器102和104在轉(zhuǎn)速信號變換狀態(tài)時都出現(xiàn)很低的計數(shù)值，這些錯誤的計數(shù)值將會導致馬達在錯誤的時候進行換向操作。
該發(fā)明中的電路可以在某些方面避免這種情況的發(fā)生，該電路可以事先設(shè)計使得計數(shù)器102和104的可計數(shù)值足夠大而不致出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出的現(xiàn)象，而頻率信號F1和信號F2在馬達啟動狀態(tài)時設(shè)計為低頻，這樣，這些計數(shù)器也不會那么快頻率的啟動和關(guān)閉，因此也不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象了，頻率發(fā)生器112和113的頻率是可以由上述微處理器來控制進行編輯的。
在圖10中還展示了上述換向控制電路的其他技術(shù)優(yōu)勢，其因為應用了頻率發(fā)生器而且計數(shù)器還是可編程的，因而，馬達可以不改變其物理結(jié)構(gòu)而應用于不同參數(shù)的情況下。該旋轉(zhuǎn)馬達能夠由該微處理器發(fā)出的指令而任意改變其運行參數(shù)，這樣，如果一個系統(tǒng)參數(shù)改變了，例如調(diào)換了一個磁碟驅(qū)動器，該微處理器還可以自動調(diào)整該旋轉(zhuǎn)馬達的運行參數(shù)來適應這些參數(shù)的變化。除此之外，其外部電容器也可以省掉，這樣，整個控制電路就可以集成在一個單片集成電路芯片上，因而可以做到最節(jié)省空間。
參看圖12，其為一個可以使該旋轉(zhuǎn)馬達啟動運行的振蕩器啟動電路260的示意圖。該電路包括一個微處理器接口140、一個時鐘頻率142、一個寄存器和計數(shù)器模塊144、一個一射電路146、148和一個邏輯模塊150。該電路進一步包括一個零計數(shù)檢測器152、一個最大計數(shù)檢測器154、一個計數(shù)器156、與門158、160、162、164，或門166、168，該電路還包括一個順序器170、一個馬達放大器172和一個旋轉(zhuǎn)馬達174。當由該馬達產(chǎn)生的BEMF信號的振幅太大時，該啟動脈沖電路就會失效，在這種情況下，通過線路116接收到的(來至圖10中線路130)BEMF信號就會被用于該馬達放大器的換向操作。
圖13A-13J展示的是該啟動振蕩器的波形和信號關(guān)聯(lián)圖。圖13A表示的是計數(shù)器156記錄的馬達電位的計數(shù)值，圖13B表示的是從最大計數(shù)檢測器154產(chǎn)生的啟動脈沖示意圖，圖13C表示的是接收的來至于線路116的BEMF換向脈沖示意圖，圖18D和18E表示的是從與門158和160各自的的輸出信號示意圖，圖13F表示的是應用于計數(shù)器156的U/D終端的控制信號示意圖，圖18G表示的是由零計數(shù)檢測器152記錄的一個零計數(shù)值，而圖13H表示的是由最大計數(shù)檢測器154記錄的一個最大計數(shù)值，圖13I和圖13J分別表示從邏輯門164和162傳送過來的輸出信號示意圖。
在磁碟驅(qū)動單元的啟動運行時，該旋轉(zhuǎn)馬達是固定不動的。在這兒先假定該旋轉(zhuǎn)馬達是順時針方向旋轉(zhuǎn)的，該微處理器通過接口140，編輯來至模塊144的頻率信號F1和F2，此外，該微處理器進一步零初始化計數(shù)器156，設(shè)置一射脈沖持續(xù)時間，設(shè)置最大計數(shù)檢測器154的計數(shù)值，信號F1通過邏輯門158、164和166而作為計數(shù)器156的時鐘輸入。因此，計數(shù)器156開始正向計數(shù)的情況如圖13A所示。這樣，計數(shù)器156開始計數(shù)一直到計數(shù)器的計數(shù)值達到最大計數(shù)值，其情況如相同時刻的B點，該最大計數(shù)檢測器154產(chǎn)生一個啟動脈沖通過或門168傳送到順序器170，然后再傳送給換向放大器172。圖13B表示的是啟動脈沖的結(jié)果示意圖，此時該馬達將會轉(zhuǎn)換到另一狀態(tài)，而該邏輯模塊150則同時重置計數(shù)器156為零。
A點到C點表示的是導致該馬達旋轉(zhuǎn)到下一個換向點的馬達參數(shù)的變化情況，這就需要該馬達的運轉(zhuǎn)震動能在下一個啟動脈沖到達之前停止下來，如果該脈沖到達得太快，在A-C段間的恰當設(shè)置是很重要的，這樣該馬達就可以逆時針方向旋轉(zhuǎn)，反之，如果該脈沖到達得太慢，該馬達可能會由于旋轉(zhuǎn)速度不夠而不能產(chǎn)生BEMF信號。
當?shù)竭_F點時，該馬達旋轉(zhuǎn)速度就足夠的快了，產(chǎn)生的BEMF換向脈沖如圖13C所示，由一射電路148接收這個脈沖，而后由一個順序器來對該馬達和放大器進行換向，另外，一射電路146也被啟動，當一射電路146被觸發(fā)啟動時，計數(shù)器156則進行倒計數(shù)而信號F2則變?yōu)樵撚嫈?shù)器時鐘信號。在編輯一射電路146時，計數(shù)器156將進行倒計數(shù)，這段時間由點F到點G這一段來表示，而在一射電路146超時的情況下，計數(shù)器156將繼續(xù)計數(shù)一直到點H，但其在正常運行情況下是會持續(xù)到點J的。此時，產(chǎn)生的另外一個BEMF脈沖將會再次控制計數(shù)器156進行倒計數(shù)，然而，在這段時間內(nèi)，圖10中的電路將會產(chǎn)生更多的BEMF脈沖，這樣可以防止計數(shù)器156的計數(shù)值達到最大計數(shù)值，最終，計數(shù)器156將會達到零數(shù)值。與此同時，不停產(chǎn)生的BEMF脈沖會使得一射電路146不停的被觸發(fā)啟動，而當計數(shù)器156的計數(shù)值為零時，將不會再產(chǎn)生新的啟動脈沖信號。這樣，該啟動電路會因此失效而該馬達174和放大器172的換向操作將完全由該BEMF脈沖控制。
根據(jù)上面對該啟動振蕩電路的介紹，輸送到馬達的旋轉(zhuǎn)啟動脈沖是可以根據(jù)參數(shù)的不同和周圍環(huán)境因素的變化而改變其頻率的。此外，因為不需要增加額外的電容器，其整個電路是可以集成在一個單一的集成電路芯片上，從而可以使其制作尺寸盡量最小。
一監(jiān)控電路，其可以用來切斷該BEMF換向電路并檢測該旋轉(zhuǎn)馬達的旋轉(zhuǎn)方向的正確性。參看圖14，該監(jiān)控電路包括計數(shù)器180、182，邏輯譯碼電路184、186和一個微處理器接口120，該微處理器接口120可以在周圍環(huán)境不同或者運行參數(shù)變化的情況下允許對計數(shù)器180、182和邏輯譯碼電路184、186進行編輯。該監(jiān)控電路進一步包括一用來測試該BEMF信號極性的比較器190，一觸發(fā)器192，與門194、196、198，或門200、202和非門204、206。
參看圖15A-15K和前面的電路示意圖，該微處理器可以編輯計數(shù)器180的計數(shù)長度和邏輯譯碼電路184的譯碼結(jié)果，然后提供一個輸出信號給計數(shù)終端線路1(TC1)。計數(shù)器182和邏輯譯碼電路的譯碼結(jié)果用來提供一個輸出信號給計數(shù)終端線路2(TC2)。當任意一BEMF換向脈沖通過或門200時，一啟動振蕩脈沖或是一TC2脈沖將會激發(fā)觸發(fā)器192到高態(tài)，當觸發(fā)器192的輸出信號為高態(tài)時，與門194將產(chǎn)生一個如圖15H所示的時鐘信號給計數(shù)器180，計數(shù)器180將如圖15C所示情況開始計數(shù)，當該計數(shù)終端TC1的計數(shù)值傳送到與門194為無效數(shù)值時，與門196和198被激活。這時，計數(shù)器182將依據(jù)與門196輸出線路上的時鐘信號如圖15F所示的開始計數(shù)。
如果該馬達的旋轉(zhuǎn)方向不正確，而來至繞阻C段的BEMF信號為正，從而使得比較器190的輸出信號為低態(tài)，這樣，計數(shù)器182將會被允許依據(jù)該時鐘信號(與門196的輸出信號)達到如圖20I所示的計數(shù)終端(TC2)的計數(shù)值。在這種情況下，觸發(fā)器192和計數(shù)器182都被復位，而如圖15G所示的一個脈沖將先通過馬達放大器傳送到順序器然后進入下一繞阻段，其中，來至終端電路2(TC2)的信號將被輸入到或門200進行下一個循環(huán)過程。
如果該BEMF信號為負，比較器190和與門的輸出信號則為高態(tài)，這樣，計數(shù)器182將被或門的輸出信號重置。計數(shù)器182在重置期間的波形圖如圖20J所示，來至與門196的如圖20K所示的時鐘信號是較少發(fā)生的，當馬達的旋轉(zhuǎn)方向正確時，將不會有任何脈沖信號傳送到該順序器，而來至或門202的輸出信號將導致觸發(fā)器192被重置，該電路將等待著來至或門200的下一個脈沖信號。
注意到圖14中僅顯示了一個比較器190，其監(jiān)控繞阻C段的電壓情況，另外還有兩個相同的比較器用來監(jiān)控該電路的繞阻A段和B段的電壓信號。該監(jiān)控電路有很多技術(shù)上的優(yōu)勢，其微處理器接口包括好幾個端口，該監(jiān)控電路的運行參數(shù)可以因馬達運行情況和周圍環(huán)境因素做出相應的編輯修改，此外，該電路也不需要額外的電容器從而可以使其所需的空間為最小。
權(quán)利要求1.一種硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其包括一BEMF發(fā)生電路、一計數(shù)器電路、一啟動脈沖、一信號、一邏輯電路和一計數(shù)方向控制電路，上述BEMF發(fā)生電路包括一用來接收BEMF換向脈沖信號的輸入線路；上述計數(shù)器電路包括一輸入線路、一計數(shù)方向控制終端和一輸出線路；上述邏輯電路包括一連接著上述BEMF發(fā)生電路輸入線的輸入線路；上述計數(shù)方向控制電路包括一連接著上述BEMF發(fā)生電路輸入線的輸入線路和一連接著上述計數(shù)器電路計數(shù)方向控制終端的輸出線路，其特征在于上述BEMF發(fā)生電路產(chǎn)生一個BEMF換向脈沖信號到其輸出線路以響應上述輸入線路上的BEMF信號；上述計數(shù)器電路響應上述輸入線路上的信號來改變其計數(shù)值；上述啟動脈沖當上述計數(shù)值與預定值相等時在上述計數(shù)器電路輸出線路上產(chǎn)生；上述信號處于上述計數(shù)方向控制終端上用來測定上述計數(shù)值的方向變化；上述計數(shù)方向控制電路在上述旋轉(zhuǎn)馬達啟動時產(chǎn)生一個在上述輸出線路上處于第一級別的信號，這樣，上述計數(shù)器電路的計數(shù)值在上述輸出線路上由上述邏輯電路控制而響應每一個時鐘脈沖在第一方向上的變化值；上述計數(shù)方向控制電路在響應上述BEMF換向脈沖時產(chǎn)生一個在計數(shù)器電路計數(shù)方向控制終端上處于第二級別的信號，這樣，上述計數(shù)器電路的計數(shù)值將因為第二方向和第一方向的不同而發(fā)生變化。
2.如權(quán)利要求1所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述計數(shù)器電路輸入電路上的信號是可編程的。
3.如權(quán)利要求1所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述計數(shù)器電路進一步包括一用來攜帶表示上述計數(shù)值信號的計數(shù)值總線和一連接著上述計數(shù)值總線到上述計數(shù)器電路輸出線路的計數(shù)檢測器，上述檢測器產(chǎn)生一個檢測后經(jīng)選擇的計數(shù)啟動脈沖。
4.如權(quán)利要求3所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述用來選擇計數(shù)值的計數(shù)檢測器是可編程的。
5.如權(quán)利要求2所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述馬達控制系統(tǒng)進一步包括連接著上述計數(shù)器電路的微處理器接口。
6.如權(quán)利要求1所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述計數(shù)器電路進一步包括一用來攜帶表示上述計數(shù)值信號的計數(shù)值總線和一輸出線路連接著上述邏輯電路，其中，上述計數(shù)檢測器在上述輸出線路上產(chǎn)生一個檢測后經(jīng)選擇的計數(shù)值信號，而且，響應計數(shù)檢測器輸出信號的邏輯電路可以抑制上述邏輯電路的輸出線路上信號的產(chǎn)生。
7.如權(quán)利要求6所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述馬達控制系統(tǒng)進一步包括一順序電路，其輸入線路連接著上述計數(shù)器電路的輸出線路，其中，上述順序器電路將使得響應來至上述計數(shù)器電路啟動脈沖的旋轉(zhuǎn)馬達的狀態(tài)改變。
8.如權(quán)利要求7所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述馬達控制系統(tǒng)進一步包括一第一脈沖發(fā)生器電路，其有一輸入線路連接著上述BEMF發(fā)生電路的輸出線路，而且，其一輸出線路連接著上述順序器電路，其可以響應上述BEMF換向脈沖，上述第一脈沖發(fā)生器電路可以在上述輸出線路上產(chǎn)生脈沖信號。
9.如權(quán)利要求8所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述計數(shù)方向控制電路包括一第二脈沖發(fā)生器電路，其有一輸入線路連接著上述BEMF發(fā)生電路的輸出線路，而且，其一輸出線路連接著上述計數(shù)器電路的計數(shù)方向控制終端，其中，上述第二脈沖發(fā)生器電路的輸入線路和輸出線路分別是上述計數(shù)方向控制終端的輸入線路和輸出線路。
10.如權(quán)利要求1所述的硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其特征在于上述計數(shù)器電路的計數(shù)模塊是可編程的。
專利摘要一種硬盤旋轉(zhuǎn)馬達控制系統(tǒng)，其包括一BEMF換向電路、一啟動電路和一監(jiān)控電路。該BEMF換向電路包括可用來調(diào)節(jié)可變系統(tǒng)的第一和第二可編程計數(shù)器，該BEMF換向電路不需要額外的電容器，其對漏電流不靈敏，但可提供穩(wěn)定的調(diào)速性能。該啟動電路同樣也包括一可用來調(diào)節(jié)該可變系統(tǒng)的可編程計數(shù)器，該啟動電路也不需要額外的電容器即可穩(wěn)定的產(chǎn)生啟動脈沖。該監(jiān)控電路包括第一和第二計數(shù)器用來切斷換向之后的BEMF電路，該監(jiān)控電路進一步包括一用來偵測和校正該旋轉(zhuǎn)馬達旋轉(zhuǎn)偏差的電路，該監(jiān)控電路可以提供一微處理器接口來允許改變馬達的運行參數(shù)和環(huán)境因數(shù)，并提供穩(wěn)定的調(diào)速性能。
文檔編號G11B21/02GK2590130SQ0224978
公開日2003年12月3日 申請日期2002年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者麥克爾·尤坦里克, 約翰·布拉蓋勒 申請人:深圳易拓科技有限公司