DE4123566A1

DE4123566A1 - Festplattenlaufwerk mit niedriger stromaufnahme

Info

Publication number: DE4123566A1
Application number: DE4123566A
Authority: DE
Inventors: Bipin V Gami; Russell H Jacobs
Original assignee: Micropolis Corp
Current assignee: Ricos International Inc
Priority date: 1990-07-20
Filing date: 1991-07-16
Publication date: 1992-01-23
Also published as: GB2246674B; US5246479A; GB2246674A; GB9115601D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochgeschwindigkeits- Winchester- oder Festplattenlaufwerk-Speichersystem.

Es wurde bereits vorgeschlagen, für Festplattenlaufwerke bzw. Festplattenantriebe Schaltregel-Stromversorgungen oder -umsetzer bzw. -netzteile zu verwenden, wie dies beispiels weise aus der US-PS 48 39 754 hervorgeht, die auf die Anmel der der vorliegenden Erfindung zurückgeht.

Auf dem Gebiet der Festplatten-Laufwerke haben 5 1/4-Zoll Plat tensysteme als Industriestandard Gesamtabmessungen mit einer Höhe von 3,52 Zoll (82,6 mm), einer Breite von 5,75 Zoll (146 mm) und einer Tiefe von 8,0 Zoll (203 mm). Hierbei ha ben sich auch Standards für die zulässigen Umgebungsbedin gungen durchgesetzt, wobei sich die Betriebstemperatur von 5°C bis 50°C erstreckt und die Temperatur bei Nichtbetrieb oder Speichertemperatur einen Bereich von -40°C bis +65°C umfaßt.

Es war bislang weitgehend üblich, die jeweiligen Plattenan triebe derart zu betreiben, daß die Drehgeschwindigkeit der Platten 3600 UpM beträgt, was bedeutet, daß die Platten in 16,67 Millisekunden eine Umdrehung durchführen. Bei derarti gen Systemen beträgt die durchschnittliche Verzögerungszeit oder die zum Zugriff auf einen Sektor der digitalen Daten benötigte Zeit ungefähr 8,33 Millisekunden oder die Hälfte der für eine Umdrehung benötigten Zeit. Vor einigen Jahren betrug die durchschnittliche Suchzeit für den Zugriff auf verschiedene Datenspuren auf einem Festplatten-Laufwerk ungefähr 32 Millisekunden, wobei diese Zugriffszeit auf grund verbesserter Technologie nunmehr auf ungefähr 12 Millisekunden verringert werden konnte.

Um die Verzögerungszeit weiter zu verringern werden neuer dings die Drehzahlen mancher Festplatten-Antriebsmotoren von 3600 UpM auf 5400 UpM erhöht, wodurch sich die durchschnitt liche Zugriffszeit auf einen Sektor in einer gegebenen Datenspur von ungefähr 8,33 Millisekunden auf ungefähr 5,56 Millisekunden verringert.

Mit erhöhter Geschwindigkeit bzw. Drehzahl erhöht sich jedoch auch der Leistungsbedarf für den Antrieb, da sich die benötigte Antriebsleistung bei erhöhter Drehzahl mit dem Quadrat der Drehzahl erhöht. Aufgrund dessen waren manche Hersteller dazu gezwungen, Kühlkörper oder Kühlrippen vorzu sehen, welche die durch den jeweiligen Industriestandard vorgegebenen Abmessungsgrenzen für bestimmte Festplatten- Laufwerke, wie beispielsweise die eingangs erläuterten Abmessungen, überschreiten.

Bei der in der US-PS 48 39 754 vorgeschlagenen Motor-Ansteu erschaltung wird eine Schaltregel-Stromversorgung verwendet, bei der ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) in p-Kanal-Ausführung dazu verwendet wird, die durch eine 12-Volt Versorgungsspannung vorgegebene Leistung auf eine niedrigere Spannung umzusetzen, um den mit 3600 UpM laufenden Motor zu versorgen, wobei hierdurch ein höherer Wirkungsgrad erzielbar ist, als mit herkömmlichen linearen Leistungs- bzw. Spannungsreglern. Ein Leistungs-MOSFET in p- Kanal-Ausführung hat jedoch einen Widerstand, der ungefähr das 2- bis 3-fache desjenigen eines komplementären Leistungs-MOSFETs in n-Kanal-Ausführung beträgt (typisch 0,3 Ohm für einen p-Kanal-Transistor und 0,1 Ohm für einen n- Kanal-Transistor); aufgrund der Schaltungsparameter eines für ein mit 5400 UpM betriebenes Festplatten-Laufwerk vorge sehenen Motors erhöht der Widerstand einer derartigen p Kanal-MOSFETS die Verlustleistung der Schaltung auf einen unerwünscht hohen Wert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Leistungsbedarf für die Ansteuerschaltungen von Festplatten- Laufwerken zu verringern, insbesondere von solchen Laufwer ken, die Hochgeschwindigkeits-Spindelmotoren aufweisen, wie beispielsweise die mit 5400 UpM laufenden Motoren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 an gegebenen Maßnahmen gelöst.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Stromversorgung des Schaltreglertyps oder ein Gleich strom/Gleichstrom-Umsetzer für einen mit 5400 UpM betriebe nen Motor vorgeschlagen, die bzw. der eine niedrige Verlust leistung aufweist. Bei einer +12 Volt Standard-Stromversor gung für eine Festplatten-Ansteuerschaltung des in dem vor genannten Patent beschriebenen Typs befindet sich hierzu der Schalttransistor des Schaltreglers nahe der Masseseite der Schaltung, so daß ein einen niedrigen Widerstand aufweisen der n-Kanal-Leistungs-MOSFET als Schalttransistor verwendet werden kann. Ferner wird die Gate-Steuerspannung für n- Kanal-Phasenkommutierungs-MOSFET-Transistoren, die dem Motor einen gephasten bzw. getakteten Strom zuführen, von dem 12 Volt Versorgungspegel auf 18 Volt erhöht, um die Kommutie rungstransistoren sicher zu betreiben.

Es sei angemerkt, daß die dem Motor zugeführte Leistung geändert werden kann, indem das Tastverhältnis in der Schaltregel-Stromversorgung bzw. dem Umsetzer geändert wird; die Schaltregel-Stromversorgung bzw. der Umsetzer umfaßt (1) einen Eingangs-Tiefpaßfilter, um sicherzustellen, daß Strom schwankungen des Schaltreglers nicht zurückwirken auf die 12 Volt Stromversorgung, sowie (2) einen Ausgangs-Tiefpaßfil ter, um die Stromimpulse aus dem Stromversorgungs- Schalttransistor zu glätten.

Gemäß einem breiteren Aspekt der Erfindung befindet sich eine Schaltregel-Stromversorgung bzw. ein Umsetzer für ein Hochgeschwindigkeits-Plattenlaufwerks des Winchester-Typs auf der Masseseite der Leistungsschaltung und verwendet einen einen niedrigen "EIN-Widerstand" aufweisenden n-Typ oder n-Kanal-Transistor, vorzugsweise einen Leistungs- MOSFET.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Fühlwi derstand zwischen dem Schaltregler und Masse geschaltet und mißt dadurch den von der Stromversorgung verbrauchten Strom; im Gegensatz dazu mißt ein bei dem herkömmlichen, aus der US-PS 49 39 754 bekannten System vorgesehener Fühlwiderstand lediglich den Motorstrom und zeigt dadurch nicht die von der Stromversorgung insgesamt benötigte Leistung an, was in Abhängigkeit von der Temperatur, dem jeweiligen Tastverhält nis und anderen Faktoren zu Schwankungen in den jeweiligen Verlusten des Schaltreglers führen kann.

Es sei am Rande bemerkt, daß sich der herkömmliche und logi sche Ort für eine Stromversorgung des Schaltreglertyps an dem Hochspannungseingang zur Schaltung befindet; die Erfin der vorliegender Anmeldung haben jedoch überraschend festge stellt, daß der ungewöhnliche Ort des Schalt-Leistungsum setzers an der Masseseite einer derartigen Festplatten- Ansteuerschaltung sowie die Wahl eines einen niedrigen "EIN- Widerstand" aufweisenden n-Kanal-Leistungs-MOSFETs als Schalttransistor vorteilhaft dazu führt, daß der Wirkungs grad der Schaltung deutlich erhöht und die Verlustleistung sowie die Wärmeentwicklung entsprechend verringert wird.

Die betriebliche Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen Leistungsumsetzschaltung erlaubt es, bei einer gegebenen Größe des Motors eine leichte und unabhängige Wahl bei der Auswahl der Motor-Drehmomentkonstanten (K_t) und des Wick lungswiderstands (R_m) zu treffen. So sind beispielsweise, um einen Konstantdrehzahl-Spindelmotor mit einer Drehzahl von 5400 UpM zu betreiben, eine höhere mechanische Ausgangslei stung und eine niedrigere Rückwärts-EMK-Spannung erforder lich. Dies bedeutet, daß ein Motor benötigt wird, bei dem sowohl die Drehmomentkonstante (K_t) als auch der Wicklungs widerstand (R_m) relativ gering sind. Bei einer geringeren Drehmomentkonstanten wird jedoch ein höherer Anlauf- und Betriebsstrom benötigt. Dies bedeutet, daß dem Motor eine höhere Leistung zugeführt werden muß. Diese Faktoren führen dazu, daß bei höheren Motordrehzahlen, wie beispielsweise bei 5400 UpM eine wirksame Leistungshandhabung sowohl bei dem Schaltregel-Leistungsumsetzer als auch bei den anderen Spindelantriebs-Schaltungen erforderlich ist. So kann beispielsweise ein mit 5400 UpM betriebener Motor eine Dreh momentkonstante von ungefähr 1,6 Unzen-Zoll pro Ampere und einen Widerstand von ungefähr 0,45 Ohm aufweisen, wohingegen die vergleichbaren Werte bei einem mit 3600 UpM betriebenen Motor ungefähr 2,5 Unzen-Zoll pro Ampere und 0,8 Ohm betra gen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 anhand eines Blockdiagramms eines Festplattenlauf werk-Speichersystems das der Erfindung zugrundelie gende Prinzip; und

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild, das zur Analyse gattungsgemäßer Systeme verwendet wird.

Gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild weist ein Festplatten-Laufwerksystem ein Festplatten-Laufwerk 12 mit einem Motor auf, der mit einer Drehzahl von 5400 UpM rotiert.

Dieser Motor kann beispielsweise von demjenigen Typ sein, der in der oben erwähnten US-PS 48 39 754 beschrieben ist, wobei gewisse deutliche Unterschiede, wie vorstehend erläu tert, vorhanden sind. Der Motor kann jedoch einen Permanent magnet-Rotor aufweisen, der eine im wesentlichen zylindri sche Gestalt hat und an dem die Speicherplatten befestigt sind. Der Motor kann darüberhinaus einen feststehenden inne ren Stator mit drei Phasen aufweisen, die in bekannter Weise aufeinanderfolgend angesteuert werden, um mit dem Permanent magnet-Rotor in Wechselwirkung zu treten, wenn aufeinander folgende Phasen mit Strom versorgt werden. Es sei angemerkt, daß die Zeichnungen und die Beschreibung der US-PS 48 39 754 hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufge nommen werden, wobei die Unterschiede zwischen dem in dieser Patentschrift offenbarten System und der vorliegenden Erfin dung in vorliegender Anmeldung jeweils eigens erläutert sind. Was den Motor betrifft, so wurde beispielsweise die Motor-Drehmomentkonstante von ungefähr 2,5 Unzen-Zoll pro Ampere des in der der US-PS 48 39 754 vorgesehenen, mit 3600 UpM rotierenden Motors auf ungefähr 1,6 Unzen-Zoll pro Ampere bei dem in vorliegender Erfindung vorgesehenen, mit 5400 UpM rotierenden Motor verringert. Darüberhinaus wurde der Widerstand bzw. der Wicklungs-Widerstand von ungefähr 0,8 Ohm auf ungefähr 0,45 Ohm verringert. Dies wurde im wesentlichen dadurch erreicht, daß für die Statorwicklungen ein Draht mit größerem Durchmesser verwendet wurde und ent sprechend weniger Windungen vorgesehen wurden.

Gemäß Fig. 1 liegt an einer Leitung 14 eine 12 Volt Stan dard-Stromversorgungs-Eingangsspannung an. Diese Leitung ist an drei p-Kanal-Feldeffekttransistoren 16, 18 und 20 ange schlossen, bei denen es sich vorzugsweise um Leistungs- MOSFETs handelt, die an das Festplatten-Laufwerk 12 bzw. an dessen Motor über Leitungen 22, 24 bzw. 26 angeschlossen sind. Diese p-Kanal-Transistoren werden durch Anlegen einer positiven Spannung, wie beispielsweise von +12 Volt, die von der 12 Volt Stromversorgung geliefert wird, normalerweise in dem ausgeschalteten Zustand gehalten, wobei diese Spannung an die Steuerungs-Gateelektroden dieser Transistoren ange legt wird. Durch Anlegen eines Signals an die Gateelektro den, das bezüglich der Sourceelektroden im wesentlichen negatives Potential hat, wie beispielsweise Massepotential, werden die Transistoren selektiv und aufeinanderfolgend ein geschaltet. Wenn die jeweilige Sourceelektrode das positive 12 Volt Potential der Stromversorgungsleitung 14 aufweist, werden diese p-Kanal-Leistungs-MOSFETs durch Anlegen eines wesentlich niedrigeren Potentials, wie beispielsweise Masse potential, an ihre Gateelektroden eingeschaltet. Ein weite rer Satz von drei n-Kanal-Leistungs-MOSFETs 30, 32 und 34 ist vorgesehen, um einen Strom-Rückpfad aus dem Festplatten- Laufwerk 12 zu schaffen. So kann beispielsweise der Transi stor 16 und der Transistor 32 eingeschaltet werden, um eine Phase des Dreiphasen-Permanentmagnet-Motors zu erregen, wobei diese zwei Transistoren während des darauffolgenden Intervalls ausgeschaltet werden, worauf der nächste Satz der Leistungs-MOSFETs, wie beispielsweise der Transistor 18 und der Transistor 34, in den leitenden Zustand gebracht werden kann, so daß die nächste Phase der Statorwicklungen des Per manentmagnet-Motors erregt wird. Es ist weiterhin anzumer ken, daß ein positives Gate-Source-Potential von +18 Volt verwendet wird, um die n-Kanal-Leistungs-MOSFET-Transistoren 30, 32 und 34 einzuschalten. Zu diesem Zweck ist eine Span nungserhöhungsschaltung 28 vorgesehen, die eine Spannung von +18 Volt liefert, von der diese Kommutierungs-Steuersignale abgeleitet werden.

Nachfolgend wird eine Schaltregel-Stromversorgung oder Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzschaltung 38 näher erläutert.

Diese weist einen n-Kanal-Leistungs-MOSFET 40 als Schalttransistor, eine Schottky-Diode 42, zwei Spulen 44 und 46 sowie zwei Kondensatoren 48 und 50 auf. Der von dem Motor jeweils aufgenommene Strom wird indirekt anhand der Spannung ermittelt, die an einem Widerstand 52 anliegt, wobei das entsprechende Signal über eine Leitung 54 zu einer Motor und Tastverhältnis-Steuereinheit 56 rückgekoppelt wird. Über eine Leitung 58 werden an die Gateelektrode des Schalttran sistors 40 positive Impulse mit einer konstanten Frequenz angelegt, die vorzugsweise relativ hoch ist und beispiels weise 100 und 200 kHz oder mehr beträgt. Zur Änderung der Stromstärke des den Motor 12 zugeführten Stroms wird die Breite der an die Gateelektrode des Leistungs-MOSFETs 40 angelegten Impulse geändert. Die Betriebsweise der Schaltung 38 entspricht im wesentlichen der in der US-PS 48 39 754 ge zeigten Schaltung. Es ist zu beachten, daß ein durch die Spule 44 und den Kondensator 48 gebildetes Tiefpaßfilter verhindert, daß durch das Schalten des Transistors 40 ent stehende Hochfrequenzkomponenten über die Leitung 14 zu der Stromversorgung zurückgekoppelt werden bzw. sich auf diese auswirken. In ähnlicher Weise bewirken die Spule 46 und der Kondensator 50 eine Glättung der von dem Schalttransistor 40 abgegebenen Gleichstromimpulse.

Zu dem Fühlwiderstand 52 ist anzumerken, daß die an diesem abfallende Spannung ein direktes Maß für denjenigen Strom ist, der aus der 12 Volt Spannungsversorgung aufgenommen wird. Hierin liegt ein Unterschied zu dem Fühlwiderstand des in der US-PS 48 39 754 gezeigten Schaltung, bei welcher der durch den Fühlwiderstand fließende Strom der von dem Motor aufgenommene Strom ist, wie dies vorstehend erläutert wurde. Die am Fühlwiderstand 52 abfallende Spannung wird der Steuereinheit 56 zugeführt und mit weiteren Signalen verar beitet, um das Tastverhältnis des Transistors 40 zu steuern, wodurch die über die 12 Volt Stromversorgung aufgenommende Maximalleistung gesteuert wird. Der aus der 12 Volt Strom versorgung aufgenommene Gesamtstrom darf beispielsweise 3,5 Ampere nicht übersteigen, weshalb die Steuereinheit unter Berücksichtigung des über den Fühlwiderstand 52 anliegenden Signals, das die Stärke des jeweils aufgenommenen Stroms angibt, das Tastverhältnis der Schaltung 38 derart beschränkt, daß ein Überschreiten dieser Stromgrenze verhin dert ist.

Wie bereits erwähnt, hat ein n-Kanal-Leistungs-MOSFET als Schalttransistor 40 einen deutlich niedrigeren Widerstand im eingeschalteten Zustand als ein entsprechender p-Kanal- Leistungs-MOSFET, wie er bei der aus der US-PS 48 39 754 be kannten Schalt-Leistungsregelungsschaltung verwendet wird. Folglich sind die Wärmeentwicklung und die Leistungsverluste bei dem mit variablem Tastverhältnis arbeitenden Schalttran sistor 40 im Vergleich zu der aus der US-PS 48 39 754 bekannten Schaltung deutlich verringert.

Nachfolgend wird auf Fig. 2 bezuggenommen, die eine Strom quelle 60 zeigt, welche einem Motor 62 Leistung bzw. Strom zuführt, wobei mit R_m der Widerstandswert des Motors 62, mit R_S der Widerstandswert des Fühlwiderstands und mit R_EX wei tere externe Widerstände bezeichnet sind. Mit P_SR ist die Verlustleistung des Schaltreglers bezeichnet. Die Strom quelle 62 weist, wie vorstehend erwähnt, eine Versorgungs spannung V_T von 12 Volt auf, während ein maximaler Gesamt strom I_T der Stromquelle, der zum Ansteuern des Motors währenddesssen Inbetriebnahme aus dem Stillstand heraus zur Verfügung steht, 3,5 Ampere beträgt.

Folglich gilt:

Verfügbare Leistung = V_T × I_T = 12 × 3,5 = 42 W (1)

Es sei angemerkt, daß der Spindelmotor zum Start aus dem Stillstand heraus ungefähr 6 Ampere benötigt, um die von seinen Lagern und der Kopfträger-Schnittstelle ausgeübten Haftreibungskräfte zu überwinden. Demnach gilt für den Motorstrom:

IM = 6 A (2)

Ein p-Kanal-Leistungs-MOSFET hat einen "EIN-Widerstand" (R_on) von ungefähr 0,3 Ohm, wodurch die maximale Verlustleistung des Schaltregeltransistors sich ungefähr wie folgt errech net:

Ein n-Kanal-Leistungs-MOSFET hat demgegenüber einen "EIN- Widerstand (R_on) von ungefähr 0,1 Ohm, weshalb sich die maximale Verlustleistung des Schaltregeltransistors ungefähr wie folgt errechnet:

Aus den obigen Berechnungen folgt, daß im Falle der Verwen dung eines p-Kanal-MOSFETs als Schalttransistor in dem Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzer ungefähr 25% der Leistung im Umsetzer verloren gehen, während im Falle der Verwendung eines n-Typ-MOSFETs der entsprechende Prozentsatz der Ver lustleistung auf ungefähr 9% fällt.

Die vorstehenden Berechnungen bestätigen damit die sehr deutliche Verringerung in der Verlustleistung und den ent sprechend erhöhten Wirkungsgrad, der mit der neuartigen Schaltungsanordnung erzielt wird.

Für das vorstehend im einzelnen beschriebene Ausführungsbei spiel der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen und Ände rungen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu ver lassen.

So ist es beispielsweise möglich, anstelle des MOSFETs 40 andere Hochgeschwindigkeits-Transistoren zu verwenden; wei terhin können in der Schaltung 38 verschiedenartige Filter schaltungen zur Erfüllung des gleichen Zwecks verwendet wer den, anstelle des vorstehend beschriebenen, mit 5400 UpM ro tierenden Motors können andere Typen von Hochgeschwindig keits-Motoren verwendet werden und der Grundgedanke der Erfindung ist ebenso für Festplatten-Laufwerke sowohl magne tischer als auch optischer Art verwendbar, die eine andere Größe als das erläuterte 5 1/4-Zoll Laufwerk aufweisen. Schließlich ist es auch möglich, bei Verwendung von Impulsen von im wesentlichen konstanter Breite das Tastverhältnis durch Änderung der "AUS-Zeit" zu verändern, wodurch die sehr hohe Frequenz des Zyklus geändert wird, anstelle die Impuls breite mit einer konstanten Frequenz zu ändern.

Offenbart wird ein digitales Speichersystem in Form eines Festplatten-Laufwerks, bei dem ein erhöhter Leistungswir kungsgrad und geringere Leistungsverluste dadurch erreicht werden, daß ein Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer des Schaltregeltyps zur Steuerung der Drehzahl eines Spin delmotors verwendet wird, bei dem sich ein einen niedrigen EIN-Widerstand aufweisender n-Kanal-Leistungs-MOSFET-Transi stor in der Masseseite der Motor-Ansteuerschaltung befindet. Eine Spannungserhöhungs-Schaltung liefert den für die Kommu tierung der Motorleistungsphasen vorgesehenen Schalttransi storen höhere Gatesteuerungs-Schaltspannungen. Zwischen dem Umsetzer und Masse ist ein Fühlwiderstand geschaltet, wobei die an diesem Fühlwiderstand abfallende Spannung ein Signal liefert, das der Motor-Ansteuerschaltung zugeführt wird, um das Tastverhältnis des Umsetzers zur Regelung des dem Motor zugeführten Spitzenstroms zu ändern.

Claims

1. Digitales Festplattenspeichersystem mit niedrigem Leistungsbedarf und hohem Leistungs-Wirkungsgrad mit: einem Festplatten-Laufwerk (12) mit Speicherplatten und einem Permanentmagnet-Motor (62), der mit einer Dreh zahl von ungefähr 3600 UpM oder mehr dreht und einen Mehrphasen-Stator aufweist;
einer positiven Stromquelle (60) zur Lieferung von elektrischem Strom mit ungefähr 12 Volt;
einer Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung (16, 18, 29, 30, 32, 34), die an die Stromquelle (60) ange schlossen ist und den Mehrphasen-Stator mit elektri scher Leistung versorgt;
einem Schaltregel-Leistungsumsetzer (38), der zwischen die Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung und Masse geschaltet ist und einen n-Kanal-Leistungs-MOSFET (40) als Schalttransistor aufweist; und
einer Einrichtung (56), die dem n-Kanal-Leistungs- MOSFET (40) Impuls-Schaltsignale zuführt, die eine im wesentlichen konstante, hohe Frequenz und ein änderba res Tastverhältnis aufweisen, um die dem Motor (62) aus der Stromquelle zugeführte Leistung zu ändern; wobei der niedrige Widerstand des als Schalttransistor verwendeten n-Kanal-Leistungs-MOSFETs den Wirkungsgrad deutlich erhöht und die Verlustleistung des Systems verringert.

2. Festplattenspeichersystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schaltkommutierungs-Schaltein richtung eine Vielzahl von Leistungs-MOSFET-Transisto ren (16, 18, 20, 30, 32, 34) aufweist.

3. Festplattenspeichersystem nach Anspruch 1 oder 2, ge kennzeichnet durch eine Einrichtung, die dem n-Kanal- Leistungs-MOSFET-Transistor Impulssignale mit einer Frequenz von mehr als 60 kHz zuführt.

4. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Tiefpaß-Filtereinrich tung (46, 50) zur Glättung der von dem n-Kanal-Lei stungs-MOSFET-Transistor (40) durchgelassenen elektri schen Impulse sowie durch eine weitere Tiefpaß-Filter einrichtung (44, 48), die verhindert, daß ein merkli ches Hochfrequenzrauschen auf die Stromquelle (60) zu rückwirkt.

5. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Fühlwiderstand (52), der zwischen den Schaltregel-Leistungsumsetzer (38) und Masse geschaltet ist, um den aus der Stromquelle (60) aufgenommenen Strom direkt zu messen, sowie durch eine Schalteinrichtung (56), welche die an dem Fühlwider stand (52) abfallende Spannung dazu verwendet, die von dem Schaltregel-Leistungsumsetzer (38) gelieferte Lei stung zu regeln und die dem Motor (62) während des An laufs zugeführte Leistung zu maximieren.

6. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkommutie rungs-Schaltungseinrichtung eine Vielzahl von p-Kanal- MOSFETs (16, 18, 20) und eine Vielzahl von n-Kanal-Lei stungs-MOSFETs (30, 32, 34), eine Spannungserhöhungs- Schaltungseinrichtung (28) zur Lieferung einer positi ven, erhöhten Spannung, die größer als die Versorgungs spannung ist, sowie eine Einrichtung aufweist, mittels der die erhöhte Spannung an die Gates der n-Kanal-Lei stungs-MOSFET-Transistoren (30, 32, 34) anlegbar ist, um diese Transistoren vollständig einzuschalten.

7. Digitales Festplattenspeichersystem mit niedriger Leistungsaufnahme und hohem Leistungswirkungsgrad, mit: einem Festplatten-Laufwerk (12) mit Speicherplatten und einem Motor (62), der eine Vielzahl von Phasenwicklun gen aufweist;
einer positiven Stromquelle (60), die dem Motor (62) elektrische Leistung zuführt;
einer Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung (16, 18, 20, 30, 32, 34), die an die Stromquelle (60) ange schlossen ist und der Vielzahl der Phasenwicklungen elektrische Leistung liefert;
einem Schaltregel-Leistungsumsetzer (38), der zwischen die Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung und Masse geschaltet ist und einen Hochgeschwindigkeits-n-Typ- Leistungstransistor (40) aufweist; und
einer Einrichtung (56), die dem Hochgeschwindigkeits-n- Typ-Leistungstransistor (40) Impuls-Schaltsignale mit hoher Frequenz zuführt, die ein sich änderndes Tastver hältnis aufweisen, um die aus der Stromquelle (60) dem Motor (62) zugeführte Leistung zu ändern.

8. Festplattenspeichersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkommutierungs-Schaltungs einrichtung eine Vielzahl von Metalloxid-Halbleiter- Feldeffektleistungstransistoren (16, 18, 20, 30, 32, 34) aufweist.

9. Festplattenspeichersystem nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56, 58), die an den n-Typ-Leistungstransistor (40) Impulssignale mit einer Frequenz von mehr als 60 kHz anlegt.

10. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch Filtereinrichtungen (46, 50; 44, 48) zum Glätten der von dem n-Typ-Transistor (40) durchgelassenen elektrischen Impulse und zur Ver hinderung der Rückwirkung eines deutlichen Hochfre quenzrauschens zurück auf die Stromquelle (60).

11. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der n-Typ-Tran sistor ein n-Kanal-Metalloxid-Halbleiterfeldeffekt- Leistungstransistor (40) ist.

12. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühlwiderstand (52) zwischen den Schaltregel-Leistungsumsetzer (38) und Masse geschaltet ist, um den aus der Stromquelle (60) aufgenommenen Strom direkt zu messen, und daß Schalteinrichtungen (56) vorgesehen sind, um die an dem Fühlwiderstand (52) abfallende Spannung zur Steuerung der von dem Schaltregel-Leistungsumsetzer (38) gelie ferten Leistung und zur Maximierung der dem Motor (62) während des Anlaufs zugeführten Leistung zu verwenden.

13. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Spannungserhöhungs- Schaltungseinrichtung (28), die zum selektiven Ansteu ern der Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung eine Spannung liefert, die positiver als die Spannung der Stromquelle (60) ist.

14. Digitales Festplattenspeichersystem mit niedriger Leistungsaufnahme und hohem Leistungswirkungsgrad, mit: einem Festplatten-Laufwerk (12) mit Speicherplatten und einem Motor (62), der eine Vielzahl von Phasenwicklun gen aufweist;
einer Stromquelle (60), die dem Motor (62) elektrische Leistung liefert;
einer Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung (16, 18, 20, 30, 32, 34), die an die Stromquelle (60) ange schlossen ist und der Vielzahl der Phasenwicklungen elektrische Leistung liefert;
einem Schaltregel-Leistungsumsetzer (38), der zwischen die Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung und Masse geschaltet ist und einen Hochgeschwindigkeits-Transistor (40) aufweist, der im leitenden Zustand einen niedrigen Widerstand besitzt;
einer Einrichtung (56), die dem Hochgeschwindigkeits- Transistor (40) Impuls-Schaltsignale mit hoher Frequenz zuführt, die zur Änderung der dem Motor (62) aus der Stromquelle (60) zugeführten Leistung ein änderbares Tastverhältnis aufweisen;
einem Fühlwiderstand (52), der zwischen den Schaltre gel-Leistungsumsetzer (38) und Masse geschaltet ist; und
einer Einrichtung (56, 58), die die am Fühlwiderstand (52) abfallende Spannung zur Steuerung des Schaltreg lers (38) verwendet.

15. Festplattenspeichersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkommutierungs-Schaltungs einrichtung eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren (16, 18, 20, 30, 32, 34) aufweist.

16. Festplattenspeichersystem nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56), die dem Hochgeschwindigkeits-Transistor (40) Impulssignale mit einer Frequenz von mehr als 60 kHz liefert.

17. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch Filtereinrichtungen (46, 50; 44, 48) zur Glättung der von dem Transistor (40) durchgelassenen elektrischen Impulse und zum Verhindern der Rückwirkung eines deutlichen hochfrequenten Rau schens zurück auf die Stromquelle (60).

18. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochgeschwin digkeits-Transistor ein n-Kanal-Leistungs-MOSFET-Feld effekttransistor (40) ist.

19. Festplattenspeichersystem nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (60) eine positive Spannung liefert und daß eine Span nungserhöhungs-Schaltungseinrichtung (28) vorgesehen ist, die zur selektiven Ansteuerung der Schaltkommutie rungs-Schaltungseinrichtung eine Spannung liefert, die positiver als die positive Spannung der Stromquelle (60) ist.

20. Digitales Festplattenspeichersystem mit hohem Lei stungswirkungsgrad und einem Schalt-Leistungsregler für einen Spindelmotor, mit:
einem Festplatten-Laufwerk (12) mit Speicherplatten und einem Motor (62), der eine Vielzahl von Phasenwicklun gen aufweist;
einer Stromquelle (60), die dem Motor (62) elektrische Leistung liefert;
einer Schaltkommutierungs-Schaltungseinrichtung (16, 18, 20, 30, 32, 34), die an die Stromquelle (60) ange schlossen ist und der Vielzahl der Phasenwicklungen elektrische Leistung liefert;
einem Gleichstrom/Gleichstrom-Schaltregel-Leistungsum setzer (38), der zwischen die Schaltkommutierungs- Schaltungseinrichtung und Masse geschaltet ist und einen Hochgeschwindigkeits-Transistor (40) mit niedri gem "EIN-Widerstand" aufweist; und
einer Einrichtung (56), die an den Hochgeschwindig keits-Transistor (40) Impuls-Schaltsignale mit hoher Frequenz anlegt, um die dem Motor (62) aus der Strom quelle (60) zugeführte Leistung zu ändern.