CN1083135C

CN1083135C - 盘旋转控制装置和方法

Info

Publication number: CN1083135C
Application number: CN95107830A
Authority: CN
Inventors: 李东晋
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-06-22
Publication date: 2002-04-17
Anticipated expiration: 2015-06-22
Also published as: KR960002270A; GB2290630A; CN1119326A; US5701284A; GB9510937D0; KR0143529B1; GB2290630B

Abstract

控制盘以正常模式旋转的盘驱动装置包括主轴电动机，当盘旋转时产生主轴驱动电压；通过伺服控制信号产生主轴控制信号的伺服控制器；将该电压转换成数字数据的设备；存储对应于盘非正常旋转的主轴驱动电压的旋转范围数据表的设备；以及控制设备，用于将数字数据与旋转范围数据表进行比较和分析，当检测到非正常状态时，控制设备产生伺服控制信号，在一段预定时间将反向转矩施加到主轴电动机的旋转方向上，并且顺序执行停止模式和正常驱动模式。

Description

盘旋转控制装置和方法

本发明涉及控制盘旋转的装置和方法，更具体地说涉及通过检测盘的高速旋转和反向旋转快速控制盘旋转的装置和方法。

一般来说，大家知道目前应用的盘有三种，例如用于音频设备的紧凑盘，用于视频设备的紧凑盘，和用作辅助存储设备的紧凑盘。以下将紧凑盘称为“CD”。在上述CD设备中，只有当盘的旋转能够正确地得到控制，才能在盘上记录数据，并且记录的数据才能被重放。

图1表示常规的盘驱动装置的盘旋转控制方法的流程图。在图中，盘首先由主轴电动机加速驱动而旋转，然后从盘稳定旋转到盘停止旋转这一段时间，以正常模式控制盘的旋转。换句话说，图中表示当开始驱动盘时用主轴电动机启动模式使处于停止状态的盘旋转，用粗略伺服控制不稳定旋转的盘，当锁相处于锁定状态时，用连续线速度CLV模式(以下称为CLV模式)通过相位和速度控制模式控制盘的旋转，但是相反，当锁相处于非锁定状态时，用制动模式反向旋转盘，以及用停止模式停止盘的旋转。

在开始初始的播放模式的情况下，盘驱动装置需要一个很大的转矩来使处于停止状态的盘旋转。在这种情况下，盘驱动装置的控制器必须使主轴电动机强有力地正向旋转。如图1所示，盘驱动装置的控制器在盘开始旋转的步骤102执行加速模式。然后当盘旋转时，在步骤104控制器进行粗略伺服，粗略地控制盘旋转，因为这时盘处于未执行精确锁相的过渡状态。于是通过粗略伺服进行锁相，在步骤106通过粗略伺服执行CLV模式，自动控制盘旋转。

对盘的稳定旋转控制是由CLV模式完成的，在步骤110，采用相位和速度控制模式，或在步骤114，进行粗略伺服，这取决于锁相是处于锁定状态还是非锁定状态。

如果在CLV模式执行状态下按下停止键，那么在步骤116采用制动模式停止盘旋转，该模式将一个反向转矩施加到主轴电动机上。并且如果盘几乎停止旋转时，在步骤118采用停止模式，在该模式下没有转矩施加到主轴电动机上。

然而，在如图1所示的常规的盘旋转控制方法下，如果盘从正常旋转状态变到反向或高速旋转状态，由于这时以盘的反向旋转来执行锁相，所以对盘来说再次返回正常旋转状态就非常困难，这是个缺点。此外，在上述条件下，如果盘驱动装置的控制器执行通常的停止模式，那么锁相时间需要很长，并且不能有效地控制盘旋转，从而对系统的整个性能产生不利影响。

因此，本发明的一个目的是提供一种装置和方法，用于分析盘驱动装置中执行正常模式时主轴电动机的驱动电压，从而识别非正常方式的产生存在和不存在。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，用于当盘驱动装置中执行正常模式时检测到非正常模式时，通过控制盘旋转快速设定正常旋转条件。

本发明的再一个目的是提供一种装置和方法，用于当盘高速旋转时，通过分析盘驱动装置中的非正常条件，顺序执行制动模式、停止模式和正常模式，而当盘反向旋转时，顺序执行加速模式、停止模式和正常模式，从而使得盘旋转快速返回正常模式。

为了达到这些和其它目的，提供了一种盘驱动装置，包括控制盘旋转的主轴电动机，控制驱动主轴电动机的伺服控制器，将主轴电动机的驱动电压转换成数字数据的模/数转换器，其中对主轴电动机的驱动电压和盘旋转条件之间的关系作出分析的分析表，以及控制器，用于分析以正常模式状态接收的数字数据，如果分析的结果确定为非正常条件，那么向伺服控制器输出一个控制驱动主轴电动机的信号。同时，在盘高速旋转的非正常条件下，通过分析盘驱动装置中的非正常条件，控制器顺序执行制动模式、停止模式、开始驱动模式和正常模式，相反，当盘反向旋转处于另一种非正常条件时，顺序执行加速模式、停止模式、开始驱动模式和正常模式，这样便能使盘的旋转快速地从非正常状态返回到正常状态。

以下参照附图详细描述本发明，其中相同的参考号表示相同或类似的部分：

图1是表示常规盘驱动装置的控制盘旋转的流程图；

图2是表示根据本发明的盘旋转控制装置的一个实施例的配置的框图；

图3是表示根据本发明的盘旋转控制装置的另一个实施例的配置的框图；

图4是表示根据本发明的盘旋转控制装置的主轴电动机的驱动电压的波形图；以及

图5是表示根据本发明的盘驱动装置的控制盘旋转的流程图。

在以下的描述中，为了对本发明有一个透彻的了解，许多具体的细节如主轴电动机的驱动电压值等都做了说明。本领域的一般技术人员将懂得，离开这些具体细节，或利用其它具体细节，都可以实现本发明的另外实施例。

此处所用的术语“盘”系指记录和重放数字数据的所有盘。术语“正常模式”用于描述控制盘的匀速旋转的CLV模式，例如播放模式。

图2是表示根据本发明的盘旋转控制装置的一个实施例的配置的框图。在该配置中，拾取部分210和主轴电动机212具有控制盘运作的功能。拾取部分210将数字数据记录在盘上，并从盘中读出记录的数据。主轴电动机212用于控制盘旋转。伺服控制器230用于控制拾取部分210和主轴电动机212的运作。伺服控制器230输出拾取控制信号并进行聚焦伺服和跟踪伺服，以便通过拾取部分210精确地将数据记录在盘上并重放数据。此外，伺服控制器230输出主轴控制信号SPCTL，并由此控制主轴电动机212的运作，这样使得盘能够精确地旋转。信号处理器240将记录信号施加到拾取部分210或对从拾取部分210读出的重放信号进行处理。在记录模式下，信号处理器240作为一个数字信号处理器对记录的数据进行压缩和编码，并将经编码的数据转换成具有一种记录格式的数据。同时，在重放模式下，信号处理器240校正误差数据，并对经校正的数据进行解码和展开，这样便能使数据回到原始数据。控制器220在其内部具有一个模/数转换器222，但是该转换器222可独立地安装在其外部。这里A/D转换器222将从主轴电动机212输出的主轴电动机212的驱动电压SPO转换成数字数据。控制器220根据预定的模式控制伺服控制器230和信号处理器240的运作，从而处理盘驱动装置的全部运作。此外，在其内部存储器中，控制器220具有旋转/电压表，其中存储了对应于主轴电动机212的驱动电压SPO的盘旋转模式的值。结果，控制器220分析正常模式下的数字转换数据和表之间的关系，并从分析结果识别盘的非正常旋转的产生存在和不存在。这时，如果识别非正常旋转，那么控制器220将对应于各有关条件的控制数据输出至伺服控制器230，这样便使得盘从非正常旋转状态快速返回到正常旋转状态。

图4是表示根据本发明的盘旋转控制装置的主轴电动机212的驱动电压SPO的波形图。该图表示依赖于每种相应状态而变化的驱动电压的值。在图中，主轴电动机的驱动电压SPO具有在0V-3.5V之间的任何值。在正常旋转模式下，驱动电压SPO具有由参考号410表示的中间电压值，而在高速正向旋转模式下，驱动电压SPO具有由参考号430表示的大约为3.5V的值。此外在反向旋转模式下，驱动电压SPO具有由参考号440表示的大约为0V的值。

图5是表示根据本发明的盘驱动装置的控制盘旋转的流程图。图5的控制操作方法包括以下步骤：当正常模式时读主轴电动机的驱动电压SPO，将驱动电压SPO和分析表的值进行比较，确定盘的旋转模式，当确定非正常旋转条件时，输出对应于非正常条件的主轴电动机的制动电压，并且在执行停止模式后再次执行开始驱动模式。

返回图2，以下将详细描述根据本发明原理构成的一个实施例。控制器220具有将主轴电动机的驱动电压SPO转换成数字数据的A/D转换器222和用于存储分析表的存储器器件。控制器220还控制盘驱动装置的全部运作。在这种情况下，盘控制状态通常分为正常和非正常状态。这就是说，在正常模式，控制器220以与常规驱动方法相同的方式控制对主轴电动机212的驱动。然而，如果从外部系统没有收到模式转换信号而在正常模式下盘以高速旋转或反向旋转，那么控制器220在一段预定的时间执行制动模式或加速模式，以便从非正常状态返回正常状态，然后提供一个锁定条件再次执行停止模式和开始驱动模式。

当从外部系统产生执行正常模式的控制信号时，控制器220识别该控制信号并通知该控制信号的伺服控制器230。伺服控制器230输出主轴控制信号SPCTL，使主轴电动机212以正常速度模式旋转。然后，通过输出的主轴控制信号SPCTL主轴电动机212使盘旋转。A/D转换器222接收主轴电动机212的驱动电压SPO，并将该驱动电压转换成数字数据。此处驱动电压SPO是指通过主轴电动机212驱动盘所需的电压。控制器220接收经转换的数字数据，将该数据与存储在其内部存储器中的分析表的信息进行比较，分析盘是否正常旋转。如果分析的结果具有正常范围中的任何电压值，那么控制器220向伺服控制器230输出执行正常模式的控制信号。然而，分析的结果具有非正常范围中的任何电压值，那么控制器220分析产生的非正常条件，并向伺服控制器230输出对应于非正常条件的控制信号。

如图4所示，当主轴电动机的驱动电压SPO具有0V-3.5V之间的任何值时，假设A/D转换器222执行8位A/D转换功能，并且盘的旋转范围分类为高速反向旋转、低速反向旋转、正常旋转、中间正向旋转和高速正向旋转。取决于主轴电动机212的特性、主轴电动机212的驱动电压SPO、A/D转换器222的分辨率，盘旋转和每种旋转范围之间的关系是可变的。因此，表示盘旋转和每种旋转范围之间关系的分析表的值可以以不同方式设定。设定上述变量后，可以从上述范围的运作结果得到以下盘旋转/范围表1。

表1

分类	高速反向旋转	低速反向旋转
分类	高速反向旋转	低速反向旋转	电压SPOHEX012...DEF	0V-0.7V0 1 2 300 10 20 3001 11 21 3102 12 22 32...0D 1D 2D 3D0E 1E 2E 3E0F 1F 2F 3F	0.8V-1.9V4 5 6 7 840 50 60 70 8041 51 61 71 8142 52 62 72 82...4D 5D 6D 7D 8D4E 5E 6E 7E 8E4F 5F 6F 7F 8F

分类	正常旋转	中间正向旋转	高速正向旋转
分类	正常旋转	中间正向旋转	高速正向旋转	电压SPOHEX012...DEF	2.0V-2.5V9 A B90 A0 B091 A1 B192 A2 B2...9D AD BD9E AE BE9F AF BF	2.6V-2.8VCC0C1C2...CDCECF	2.9V-3.5VD E FD0 E0 F0D1 E1 F1D2 E2 F2...DD ED FDDE EE FEDF EF FF

从表1检测到盘旋转状态后，根据每种模式对盘旋转进行控制。此处通过实验得到对每个范围的控制如下：

A.正常模式下的一般CLV范围：进行作为普通控制状态的锁相。

B.高速正向旋转范围：反向制动时间设为Δt_B2，并顺序执行制动模式和停止模式。

C.中间正向旋转范围：反向制动时间设为Δt_B1，并顺序执行制动模式和停止模式。

D.高速反向旋转范围：正向启动时间设为Δt_K2，并顺序执行制动模式和停止模式。

E.中间反向旋转范围：正向启动时间设为Δt_K1，并顺序执行制动模式和停止模式。

这里Δt_B是主轴电动机212的制动时间，其中设定Δt_B2比Δt_B1长。此外，Δt_K是主轴电动机212的启动时间，其中设定Δt_K2比Δt_K1长。在本发明中，高速范围的制动和启动时间设定为低速和中间范围的制动和启动时间的两倍。在制动时间内，执行制动模式，而在启动期间，执行加速模式，于是使得锁相能很快被锁定。

参照图5，该图表示通过从数字转换数据确定当前盘旋转状态来控制盘旋转的过程，假如在开始过程执行正常模式，在步骤502控制器220执行加速模式，使处于停止状态的盘旋转，从而使得伺服控制器230能够使主轴电动机212强有力地正向旋转。然后，当盘开始旋转时，在步骤504控制器220执行粗略伺服，因为在这种状态下还未进行精确锁相。此处如果进行了锁相，则在步骤506控制器220执行CLV模式，在该模式下通过粗略伺服自动执行盘的旋转控制。从盘未旋转的状态至锁相锁定到实现正常模式的开始驱动过程的状态，一直进行这一过程。

如前所述，当在正常模式下锁相被锁定时，控制器220执行步骤508-512的操作，从而控制盘旋转。在这种情况下，主轴电动机的驱动电压SPO保持图4所示的稳定部分410的一个恒定电压。此时，主轴电动机的驱动电压SPO具有如表1所示的正常旋转范围中的一个电压。另一方面，如果在正常模式下从系统的外部发出停止命令，那么在步骤512控制器220识别该停止命令，将反向转矩施加到正向旋转的主轴电动机212，然后在步骤514执行制动模式。经过一段预定时间，在步骤516控制器执行停止模式，于是停止驱动主轴电动机212。

然而，在正常模式状态如果锁相处于不稳定状态，如图4的不稳定部分420所示，那么在步骤518控制器220在一段预定时间分析锁相的状态。即，如果在该预定时间内遇到这种锁相状态，并且该预定时间未结束，那么在步骤520控制器220进行锁相并返回步骤508。相反，如果直到预定时间结束锁相未被锁定(即如果不稳定部分420的时间超过预定时间)，那么控制器220从A/D转换器222的输出分析主轴电动机的驱动电压SPO。

另一方面，在非正常模式下主轴电动机的驱动电压SPO具有高速正向旋转范围、反向旋转范围、正常范围中的电压。假如分析的非正常模式为高速正向旋转或反向旋转，则被考虑为非正常条件。因此，控制器220顺序执行加速模式或制动模式，停止模式和开始驱动模式。假如出现这些非正常状态，不是不可能以正常模式的普通速度对盘进行控制。为解决这一问题，在本发明中控制器220根据非正常条件执行加速模式或制动模式，并且使得锁相能够被很快锁定，于是停止盘旋转并试图使盘旋转。

作为非正常条件的第一个条件，假如非正常条件对应于高速正向旋转范围，那么在步骤524-530控制器220执行制动模式。在本发明中，非正常条件分为高速正向旋转范围和中间正向旋转范围。因此，假如接收到如参考号430所示的高速正向旋转范围中的主轴电动机的驱动电压SPO，那么在步骤526控制器220在时间Δt_B2期间执行制动模式。结果，在时间Δt_B2期间反向转矩施加到正在进行高速正向旋转的主轴电动机212上，由此对主轴电动机212制动。然后，当完成制动模式时，在步骤539控制器220执行停止模式，并返回步骤502的开始驱动模式。另一方面，假如接收到中间正向范围中的主轴电动机的驱动电压SPO，那么在步骤530控制器220在时间Δt_B1期间执行制动模式。结果，在时间Δt_B1期间反向转矩施加到正在进行中间正向旋转的主轴电动机212上，由此对主轴电动机212制动。然后，当完成制动模式时，在步骤539控制器220执行停止模式，并返回步骤502的开始驱动模式。

作为第二个条件，假如非正常条件对应于反向旋转范围，那么在步骤532-538控制器220执行加速模式。在本发明中，非正常条件分为高速反向旋转范围和低速反向旋转范围。因此，假如接收到如参考号430所示的高速反向旋转范围中的主轴电动机的驱动电压SPO，那么在步骤534控制器220在时间Δt_K2期间执行制动模式。结果，在时间Δt_K2期间正向转矩施加到正在进行高速反向旋转的主轴电动机212上，由此对主轴电动机212加速。然后，当完成加速模式时，在步骤539控制器220执行停止模式，并返回步骤502的开始驱动模式。另一方面，假如接收到低速反向范围中的主轴电动机的驱动电压SPO，那么在步骤538控制器220在时间Δt_K1期间执行加速模式。结果，在时间Δt_K1期间正向转矩施加到正在进行低速反向旋转的主轴电动机212上，由此对主轴电动机212加速。然后，当完成加速模式时，在步骤539控制器220执行停止模式，并返回步骤502的开始驱动模式。

作为第三个条件，假如接收到正常旋转范围中的主轴电动机的驱动电压SPO，那么不执行分开的步骤，控制器220返回步骤508，并试图对锁相进行锁定。如果在对应于上述第一至第三个条件的整个预定时间锁相都处于未锁定状态，那么控制器220在步骤542执行误差处理，并进行到步骤514，于是再试图进行锁相处理。

在盘驱动装置中，当正常模式状态下产生盘高速正向旋转和反向旋转的非正常条件时，控制器220根据相应的条件执行制动模式或加速模式，以便很快返回正常旋转。然后，控制器220顺序执行停止模式或开始驱动模式，从而稳定地保持盘旋转。

如果上述盘旋转控制方法用于图3所示的另一实施例将会更有效。与图2的结构相比，图3中还有存储器控制器250和存储器260。存储器控制器250与信号处理器240相连，它将记录数据送至信号处理器240或接收从信号处理器240输出的重放数据。存储器260在存储器控制器250的控制下通过一个预定的帧单元存储从信号处理器240输出的数据并输出存储的数据。

在正常模式下，控制器220如同图2的实施例那样控制盘旋转状态。存储器控制器250通过存储器260中的帧单元存储数据，并同时输出延迟了一帧周期的数据。如果在正常模式下，由于主轴电动机212产生的非正常条件主轴电动机212非正常旋转，那么控制器220将这一非正常状态通知存储器控制器250并同时以与图5相同的方式控制盘旋转。这时，存储器控制器250将先前存储在存储器260中的数据读出并输出。即使处于正常模式的盘因此非正常旋转，存储器控制器250也输出在先前的状态下存储的数据。如果盘旋转进入正常旋转范围，控制器220通知存储器控制器250进入了正常旋转范围，并且存储器控制器250把从信号处理器240输出的数据存储在存储器260中。

如前面所讨论的，根据本发明的盘旋转控制方法，首先分析盘旋转状态，并从分析的结果确定是正常状态还是非正常状态。如果产生非正常状态，那么通过对产生的非正常状态进行相应的旋转控制就能很快解决问题。因此具有提高重放数据可靠性的优点。

Claims

1.一种用于控制盘以正常模式旋转的盘驱动装置，包括：

主轴电动机装置，用于通过主轴控制信号驱动所述盘旋转，并且当所述盘旋转时产生主轴驱动电压；

伺服控制装置，用于通过伺服控制信号产生所述主轴电动机的所述主轴控制信号；

用于将所述主轴驱动电压转换成数字数据的装置；

用于存储对应于所述盘的非正常旋转的所述主轴驱动电压的旋转范围数据表的控制装置的内部存储装置；

控制装置，用于将转换的数字数据与所述旋转范围数据表进行比较和分析，检测正常和非正常状态，并且从检测结果产生所述伺服控制信号，其中当检测到非正常状态时，所述控制装置产生所述伺服控制信号，在一段预定时间将一转矩施加到所述主轴电动机装置的旋转方向上，并且顺序执行停止模式和正常驱动模式；

拾取装置，用于通过一个拾取控制信号将记录在盘中的数据转换成电信号；以及

信号处理装置，用于把从所述拾取装置输出的所述电信号处理成数字信号，并把数字信号还原成原始数据

2.如权利要求1的盘驱动装置，其中所述控制装置产生用于在

检测到所述主轴电动机的非正常正向旋转时，执行在预定期间内将反向转矩施加到所述主轴电动机的制动模式以后，执行所述停止模式和所述正常驱动模式的所述伺服控制信号；并且相反，该装置产生用于在检测到所述主轴电动机的非正常反向旋转时，执行在预定期间内将正向转矩施加到所述主轴电动机的加速模式以后，执行所述停止模式和所述正常驱动模式的所述伺服控制信号。

3.具有对应于主轴电动机的驱动电压的旋转/电压表的盘驱动装置的一种盘旋转控制方法，包括以下步骤：

通过执行正常模式的开始驱动模式将锁相锁定；

所述锁相被锁定之后执行所述正常模式；

检查所述锁相的锁定状态是否保持在所述正常模式；

比较和分析正常模式下的所述主轴电动机的所述驱动电压和所述旋转/电压表的值；

当分析的结果对应于非正常旋转范围时，在一段预定的时间将一转矩施加到所述主轴电动机的旋转方向上；

当在所述正常模式下输入停止模式时，执行在所述预定时间将反向转矩施加到所述主轴电动机的制动模式；以及

在执行所述停止模式之后再次执行所述正常模式。

4.如权利要求3的盘旋转控制方法，其中所述施加步骤进一步包括以下步骤：当分析步骤中检测到所述主轴电动机的非正常正向旋转时，执行在所述预定时间将反向转矩施加到所述主轴电动机的制动模式之后执行所述停止模式；并且相反，当分析步骤中检测到所述主轴电动机的非正常反向旋转时，执行在所述预定时间将正向转矩施加到所述主轴电动机的加速模式之后执行所述停止模式。

5.如权利要求4的盘旋转控制方法，其中所述检查步骤进一步包括以下步骤：当所述锁相处于非锁定状态时检查非锁定状态是否超过一段预定时间；当所述非锁定状态处于所述预定时间内时，顺序执行粗略伺服和所述正常模式；如果所述非锁定状态超过所述预定时间，则进入到所述比较和分析步骤；以及当所述锁相处于锁定状态时，执行相位和速度控制模式。