DE69720632T2

DE69720632T2 - Verbesserungen bei Plattenlaufwerken

Info

Publication number: DE69720632T2
Application number: DE69720632T
Authority: DE
Inventors: Edward N. Garland Jeffrey
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2017-10-04
Also published as: TW367486B; KR19980032551A; SG55391A1; EP0834869A1; DE69720632D1; US5808438A; EP0834869B1; JPH10134493A

Description

TECHNISCHER BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich von Plattenlaufwerksschaltungen und etwas genauer auf ein Verfahren zur Strombegrenzung in einer Rückholschaltung eines Lese/Schreib-Kopfes und auf eine Rückholschaltung eines Lese/Schreib-Kopfes.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem Festplattenlaufwerk werden Daten im allgemeinen in der Form von Abfolgen von magnetisch polarisierten Bereichen auf der Oberfläche der Platte gespeichert. Diese Abfolgen, auch als Spuren bekannt, erscheinen üblicherweise als konzentrische Kreise auf der Platte. Die Daten werden von einem Lese/Schreib-Kopf gelesen, der sensitiv auf Änderungen im Magnetfluß ist. Während die Platte unter dem Lese/Schreib-Kopf rotiert, „fliegt" der Lese/Schreib-Kopf auf einem dünnen Luftkissen, das durch die Bewegung der Platte erzeugt wird. Während der Lese/Schreib-Kopf über eine Spur fliegt, weist er folglich die Anwesenheit oder Abwesenheit von Änderungen des Magnetflusses in regelmäßigen Winkelabständen über der Spur nach. Üblicherweise repräsentiert eine Flußänderung eine Eins, während die Abwesenheit einer Flußänderung eine Null anzeigt.
Um eine bestimmte Spur auszulesender Daten auszuwählen, muß der Abstand des Lese/Schreib-Kopfes vom Mittelpunkt der Platte kontrolliert werden. Diese Positionierung wird von einem Aktuator-Motor durchgeführt, der auch als Schwingspulenmotor (VCM) bekannt ist.
In manchen Fällen soll der Lese/Schreib-Kopf in ein Gebiet der Platte zurückgeholt werden, auf dem keine Daten gespeichert sind. Dies kann auftreten, wenn die Stromversorgung des Festplattenlaufwerks unterbrochen wird, wenn die Versorgungsspannung einbricht oder wenn das Laufwerk von einem Benutzer aus irgendeinem Grund „geparkt" wird.
Wenn eine Rückholung des Kopfes aus irgendeinem unkritischen Grund angefordert wird, wie z. B. eine Anforderung des Benutzers, das Festplattenlaufwerk zu parken, ist eine langsame Rückholung des Lese/Schreib-Kopfes erwünscht, um einen möglichen Schaden des Lese/Schreib-Kopfes, der durch plötzliche Beschleunigung hervorgerufen wird, zu vermeiden. Wenn jedoch die Versorgungsspannung des Festplattenlaufwerkes unter einen kritischen Pegel fällt, ist eine schnelle Rückholung der Lese/Schreib-Köpfe erwünscht, da der Lese/Schreib-Kopf buchstäblich über ein Luftkissen über der Plattenoberfläche fliegt. Der Lese/Schreib-Kopf wird auf die Platte „abstürzen", wenn die Drehgeschwindigkeit der Platte unter ein kritisches Niveau fällt. Deshalb muß, wenn der Strom zum Spindelmotor unterbrochen oder vermindert ist, der Kopf schnell in einen sicheren Bereich der Platte bewegt werden, wo er „landen" kann.
Die schnelle Rückholung des Lese/Schreib-Kopfes erfordert einen größeren Strom, der dem Aktuator-Motor geliefert werden muß, als eine langsame Rückholung. Bei Systemen nach dem Stand der Technik verursachte der erhöhte Strompegel, der mit der schnellen Rückholung verbunden ist, ein Überhitzen der Steuerschaltung des Aktuator-Motors, im besonderen, wenn die Schaltung versehentlich in einem Kopfrückholmodus fest hing. Dieses Überhitzen verursachte eine Beeinträchtigung der Bauteile der Schaltung und änderte einige der temperaturabhängigen Betriebseigenschaften der Schaltung.
Darüber hinaus verursachte die schnelle Rückholung des Lese/Schreib-Kopfes einiger Systeme nach dem Stand der Technik, daß der Lese/Schreib-Kopf und/oder seine Befestigung gegen die Nabe oder die Spindel des Festplattenlaufwerks stießen, wodurch kleine Bruchstücke von Material, wie z. B. Aluminium, von der Nabe oder der Spindel ausgeschlagen wurden. Die Bruchstücke kamen auf der Oberfläche der Platte zur Ruhe, wodurch eine unebene Oberfläche erzeugt wurde, die den Flug des Lese/Schreib-Kopfes über die Platte stört.
In EP 0 307 237 ist eine Verstärkerschaltung zum Treiben der Schwingspule des Aktuators zur Positionierung der Leseköpfe eines Plattenlaufwerkes offenbart. Die Schaltung umfaßt eine Ausgangstreiberstufe zum Treiben der Spule, die das Signal, das am Steuereingangsanschluß anliegt, verstärkt. Die Schaltung umfaßt auch eine Rückholstufe, die ein unabhängiges Treibersignal an die Spule liefert, um den Aktuator an eine Startposition zurückzubringen. Das Rückholnetzwerk arbeitet in Abhängigkeit von einem Eingangssignal für den Zweck und auch in Abhängigkeit davon, daß die Versorgungsspannung unter einen Schwellenwert fällt. Die Verstärkerschaltung umfaßt auch ein Netzwerk zur Überwachung der Temperatur, das so arbeiten kann, daß es den Verstärker abschaltet, wenn eine Komponente der Ausgangsstufe ein bestimmtes Niveau überschreitet, und auch daß es, optional, das Rückholnetzwerk aktiviert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Bedarf an einem neuen Verfahren und einem neuen System zur Strombegrenzung einer Rückholschaltung eines Lese/Schreib-Kopfes entstanden, die die Nachteile und Mängel nach dem Stand der Technik überwinden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rückholschaltung eines Lese/Schreib-Kopfes zur Verfügung gestellt, die folgendes umfaßt:
einen Temperatursensor, der so betrieben werden kann, daß er eine Temperatur der Rückholschaltung des Lese/Schreib-Kopfs des Plattenlaufwerks erfassen und ein Ausgangssignal erzeugen kann, das anzeigt, ob die Temperatur über einer Schwellentemperatur ist; und
einen Spannungsregler, der so betrieben werden kann, daß er ein Eingangssignal empfängt, das funktionsmäßig dem Ausgangssignal des Temperatursignals des Temperatursensors zugeordnet ist, und der so betrieben werden kann, daß er eine Spannung einstellt, die in Abhängigkeit von dem Eingangssignal an einen Aktuator-Motor dem Temperatursignal entsprechend angelegt wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Rückholschaltung des Lese/Schreib-Kopfes eine Hystereseschaltung, die die Schwellentemperatur des Temperatursensors einstellt, wenn sich der Ausgang des Temperatursensors ändert. Die Hystereseschaltung verhindert, daß das System mit hoher Frequenz um die Schwellentemperatur des Temperatursensors schwingt, und vermeidet dadurch eine unnötige Abnutzung der Systemkomponenten.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Strombegrenzung einer Rückholschaltung eines Lese/Schreib-Kopfes bereit, das folgende Schritte umfaßt:
es wird mit einem Temperatursensor eine Temperatur der Rückholschaltung des Lese/Schreib-Kopfes erfaßt;
es wird an dem Temperatursensor ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob die Temperatur über einer Schwellentemperatur ist;
es wird an einem Spannungsregler ein Eingangssignal empfangen, das funktionsmäßig dem Ausgangssignal des Temperatursensors zugeordnet ist; und
es wird eine Spannung eingestellt, die vom Spannungsregler in Abhängigkeit des Eingangssignals des Spannungsreglers an einen Aktuator-Motor, der der Rückholschaltung des Lese/Schreib-Kopfes zugeordnet ist, angelegt wird.
Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß ein Verfahren und ein System zur Strombegrenzung einer Rückholschaltung eines Lese/Schreib-Kopfes zur Verfügung gestellt werden. Ein weiterer technischer Vorteil ist, daß das System eine Temperaturregelung des Rückholstroms des Aktuator-Motors liefert, wodurch ein Überhitzen der Schaltung verhindert wird. Ein weiterer technischer Vorteil ist, daß das System die Überhitzung verhindert, trotzdem aber einen geringen Strom an den Aktuator-Motor liefert, wodurch eine Rückholung des Kopfes weitergeführt werden kann. Ein weiterer technischer Vorteil ist, daß das System sich selbst abgleicht, so daß es nicht mit hoher Frequenz um eine Schwellentemperatur schwingt, wodurch eine unnötige Abnutzung der Systemkomponenten verhindert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständiges Verständnis der Erfindung und ihrer Gegenstände und Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung verwiesen, in der:
1 ein Gesamtblockdiagramm eines Festplattenlaufwerksystems ist; und
2 ein Schaltplan eines Systems zur Strombegrenzung einer Rückholschaltung eines Lese/Schreib-Kopfes ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden am besten unter Bezug auf die 1 und 2 der Zeichnungen verstanden, in der gleiche Ziffern für gleiche und übereinstimmende Teile der zahlreichen Zeichnungen verwendet werden.
In 1 ist ein Gesamtblockdiagramm einer beispielhaften Festplattenlaufwerkseinheit 10 in Übereinstimmung mit der Erfindung gezeigt. Die Festplattenlaufwerkseinheit 10 umfaßt mehrere Platten 11, die auf einer drehbaren Spindel 12 befestigt sind. Die Spindel wird von einem Spindelmotor (nicht gezeigt) gedreht.
Jede Platte 11 weist auf beiden Seiten der Platte Oberflächen zur magnetischen Aufzeichnung auf. Lese/Schreib-Köpfe 14 sind auf Aktuatorarmen 16 befestigt, die gemeinsam von einem Aktuatormotor, der auch als Schwingspulenmotor oder VCM (nicht gezeigt) bekannt ist, angetrieben werden. Die Lese/Schreib-Köpfe 14 weisen Änderungen des magnetischen Flusses auf den Oberflächen der Platten 11 nach. Jede Flußänderung liefert ein Signal, das von einem Vorverstärker 18 gelesen wird. Der Vorverstärker 18 überträgt das Signal zu einem Lesekanal 20, der das Signal decodiert und anderweitig weiterverarbeitet. Ein Beispiel einer Funktion, die der Lesekanal 20 ausführt, ist der Nachweis bei teilweisem Ansprechen mit größter Wahrscheinlichkeit, indem ein Viterbi-Detektor benutzt wird.
Der Lesekanal 20 sendet die decodierten Daten an einen Block 22, der einen PLL-Kreis 24 umfaßt. Der PLL-Kreis 24 tauscht mit dem Lesekanal 20 Daten aus, um sicherzustellen, daß die Daten von der Platte mit richtiger Synchronisierung gelesen werden. Der Block 22 umfaßt auch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 26, die die decodierten Daten weiterverarbeitet und mit dem Lesekanal 20, einer dynamischen RAM-Einheit 28, einer statischen RAM-Einheit 30, einer Flashspeicher-Einheit 32 und einem digitalen Signalverarbeitungsblock 34 Daten austauscht.
Der Lesekanal 20 sendet die decodierten Daten in analoger Form an den digitalen Signalverarbeitungsblock 34. Dieser Block umfaßt einen Analog/Digital-Wandler 36, Schaltkreise 38 zur digitalen Signalverarbeitung und einen Digital/Analog-Wandler 40. Der digitale Signalverarbeitungsblock 34 sendet Signale an einen Spindelmotor-Steuerblock 48 und einen Aktuatormotor-Steuerblock 50 auf einem Steuerchip 46, um anzuzeigen, welche Funktionen der Spindelmotor und der Aktuatormotor als nächstes ausführen sollen. Ein Unterstützungsfunktionsblock 52 auf dem Steuerchip 46 führt Unterstützungsfunktionen aus, wie z. B. die Überwachung der Versorgungsspannung und das Rückholen der Aktuatorarme 16, wenn die Versorgungsspannung unter einen Schwellenwert fällt oder wenn eine Rückholung eines Lese/Schreib-Kopfes aus einem anderen Grund gefordert wird.
Ein Treiberchip 42 umfaßt Leistungstransistoren, die von Signalen des Steuerchips 46 gesteuert werden. Die Leistungstransistoren auf dem Treiberchip 42 führen dem Spindelmotor und dem Aktuatormotor in koordinierter Weise Strom zu, um eine gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit der Platten 11 zu erhalten und um den Lese/Schreib-Köpfen 14 zu erlauben, Daten von ausgewählten Spuren der Platten 11 zu lesen.
In 2 ist eine Aktuatormotorsteuer- und Stromversorgungsschaltung 53 gezeigt. Der Aktuatormotor 54 kann so betrieben werden, daß er die Aktuatorarme 16 zu der Spindel 12 hin oder von der Spindel 12 weg bewegen kann, wodurch erreicht wird, daß sich die Lese/Schreib-Köpfe 14 über die entsprechenden Oberflächen der Platten 11 bewegen können. Wie in der Technik gut bekannt ist, spricht der Aktuatormotor 54 auf eine Spannung an, die über seine Anschlüsse 56 und 58 angelegt wird. Der Aktuatormotor 54 kann beispielsweise die Lese/Schreib-Köpfe 14 zu der Spindel 12 hin bewegen, wenn der Anschluß 56 auf einem höheren Potential als der Anschluß 58 ist, und von der Spindel 12 weg bewegen, wenn der Anschluß 56 auf einem niedrigeren Potential als der Anschluß 58 ist. In beiden Fällen verändert sich die Geschwindigkeit, mit der der Aktuatormotor 54 die Lese/Schreib-Köpfe 14 bewegen wird, mit der Größenordnung der Spannung über den Anschlüssen 56 und 58.
Während dem normalen Lese/Schreib-Betrieb der Festplattenlaufwerkseinheit 10, wenn Daten auf die Platten 11 geschrieben werden und Daten von den Platten 11 gelesen werden, wird das Verhalten des Aktuatormotors 54 von den Leistungstransistoren 60 bis 66 und einer Spannungsquelle 68 gesteuert. Die Leistungstransistoren 60 bis 66 sind Feldeffekttransistoren, die auf dem Treiberchip 42 angebracht sind.
Die Drainanschlüsse der Leistungstransistoren 60 und 62 sind elektrisch mit der Spannungsquelle 68 verbunden, während ihr Sourceanschluß elektrisch mit den Knoten 56 bzw. 58 verbunden sind. Die Sourceanschlüsse der Leistungstransistoren 64 und 66 sind mit Masse verbunden, während ihre Drainanschlüsse elektrisch mit den Knoten 56 bzw. 58 verbunden sind. Die Leistungstransistoren 60 bis 66 werden von Signalen gesteuert, die an ihren jeweiligen Gateanschlüssen anliegen und die vom Aktuatormotor-Steuerblock 50 geliefert werden. Diese Steuersignale umfassen vier unterschiedliche „high"- und „low"-Signale, die die Leistungstransistoren 60 bis 66 an- bzw. abschalten.
Wenn z. B. die Lese/Schreib-Köpfe 14 zum Mittelpunkt der Platten 11 bewegt werden sollen, schalten die Transistoren 60 und 66 ein, während die Transistoren 62 und 64 ausgeschaltet sind. Dies verursacht, daß der Knoten 56 auf einem hohen Potential ist, das durch die Spannungsquelle 68 bestimmt wird, während der Knoten 58 mit Masse verbunden ist. Wenn auf gleiche Weise die Lese/Schreib-Köpfe 14 zur Außenseite der Platten 11 bewegt werden sollen, schalten die Transistoren 62 und 64 ein, während die Transistoren 60 und 66 ausgeschaltet sind. Wenn keine Bewegung der Lese/Schreib-Köpfe 14 gewünscht wird, schalten alle vier Transistoren 60 bis 66 aus. Das oben Gesagte beschreibt zwar den normalen Betrieb des Aktuatormotors 54 im Lese/Schreib-Modus, es gibt aber Umstände, in denen die Lese/Schreib-Köpfe 14 zurückgeholt werden müssen. Diese Umstände, die vorher beschrieben wurden, umfassen die Stromunterbrechung zu der Festplattenlaufwerkseinheit 10 oder eine Benutzeranforderung, das Laufwerk zu „parken".
Wenn eine Rückholung eines Lese/Schreib-Kopfes gewünscht ist, werden die Leistungstransistoren 60, 62 und 64 ausgeschaltet und der Leistungstransistor 66 eingeschaltet. Der Knoten 58 ist deshalb mit Masse verbunden. Da die Transistoren 60 und 64 ausgeschaltet sind, ist der Knoten 56 von der Spannungsquelle 68 und von Masse elektrisch isoliert. Der Knoten 56 hat deshalb die Freiheit, auf jedes Potential zu rutschen, das von dem Rest der Schaltung 53 geliefert wird, die eine Spannungsreglerschaltung 100 umfaßt, wie weiter unten genauer erklärt werden wird.
Transistor 70 ist ein Bipolanransistor mit geerdetem Emitter, der eine temperaturabhängige Basis-Emitter-Schwellspannung (V_BE) aufweist, die durch die folgende Gleichung (1) gegeben ist: (1) VBE(turn-on) = (kT/q) * 1n (Ie/Is), bei der k und q Konstanten sind, T die Temperatur des Transistors ist, I_e der vom Transistor geführte Strom ist und I_s der Sättigungsstrom des Transistors ist. In dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, weist die Einschaltspannung V_BE des Transistors 70 eine Temperaturabhängigkeit von ungefähr –2 mV/°C auf.
Der Transistor 70 sitzt auf dem Steuerchip 46, zusammen mit all den anderen Elementen der Schaltung 53 mit Ausnahme der Elemente 54 bis 68. Die Temperatur des Transistors 70 gibt deshalb die Temperatur des Steuerchips 46 wieder. Die Temperatur des Transistors 70 wird etwas genauer durch die Leistung, die von der Spannungsreglerschaltung 100 verbraucht wird, bestimmt, wie etwas genauer unten erklärt wird.
Die Basis des Transistors 70 wird durch eine Referenzspannungsquelle (nicht gezeigt) auf einem konstanten Potential gehalten. In diesem Beispiel wird die Referenzspannung auf 0,53 Volt gesetzt. Die Referenzspannung wird so gesetzt, daß bei Zimmertemperatur die Schwellspannung V_BE des Transistors 70 deutlich über der Referenzspannung ist. In diesem Beispiel ist die Schwellspannung des Transistors 70 bei Raumtemperatur ungefähr 0,78 Volt. Wenn sich jedoch die Temperatur des Transistors 70 erhöht, fällt die Schwellspannung V_BE. Wenn die Transistortemperatur einen kritischen Wert übersteigt, der in diesem Beispiel ungefähr 150°C ist, fällt deshalb die Schwellspannung V_BE auf den Wert der Referenzspannung und der Transistor 70 schaltet ein.
Transistor 72 ist ein P-Kanal-Feldeffekttransistor (FET). Der Sourceanschluß des Transistors 72 ist mit einer Spannungsquelle V_CC verbunden, während der Drainanschluß mit dem Kollektor des Transistors 70 verbunden ist. Das Gate des Transistors 72 empfängt ein konstantes Bias-Potential, das den Transistor 72 wie eine Konstantstromquelle wirken läßt. In diesem Beispiel leitet der Transistor 72 ungefähr einen konstanten Strom von 84 μA.
Der Transistor 70 ist so gewählt, daß er, wenn sein Basispotential seine Schwellspannung übersteigt, den ganzen Strom leitet, der vom Transistor 72 geliefert wird. Als Ergebnis ändert sich der Knoten 74, wenn der Transistor 70 einschaltet, von einem hohen auf ein niedriges Potential. Deshalb bilden die Transistoren 70 und 72 zusammen einen Temperatursensor 75, der ein High/Low-Ausgangssignal am Knoten 74 aufweist.
Der Ausgang des Temperatursensors 75 wird dem Eingang eines Inverters 76 geliefert, der einen p-Kanal FET 78, einen n-Kanal FET 80 und einen Ausgangsknoten 82 umfaßt. Der Sourceanschluß des FETs 78 ist mit V_CC verbunden, während der Drainanschluß mit dem Knoten 82 verbunden ist. Der Sourceanschluß des FETs 80 ist mit Masse verbunden, während sein Drainanschluß mit dem Knoten 82 verbunden ist. Das Gate des FETs 78 empfängt das Potential des Knotens 74 invertiert, und das Gate des FETs 80 empfängt das Potential des Knotens 74 nicht invertiert. Wenn das Potential am Knoten 74 hoch ist, schaltet der Transistor 78 aus, und der Transistor 80 schaltet ein, wodurch der Knoten 82 mit Masse verbunden wird. Wenn das Potential am Knoten 74 niedrig ist, schaltet der Transistor 78 ein, und der Transistor 80 schaltet aus, wodurch der Knoten 82 auf den Wert der Spannung V_CC gebracht wird.
Der Ausgang des Inverters 76 wird dem Eingang eines zweiten Inverters 84 geliefert, der eine identische Struktur wie der Inverter 76 aufweist. Deshalb ist, wenn der Knoten 74 niedrig und der Knoten 82 hoch ist, der Ausgangsknoten 86 des Inverters 76 niedrig, und wenn der Knoten 74 hoch und der Knoten 82 niedrig ist, ist der Knoten 86 hoch.
Der Ausgang des zweiten Inverters 84 wird einer Hystereseschaltung 88 geliefert, die FETs 90 bis 96 umfaßt. FET 90 ist ein p-Kanal FET, der eine Source aufweist, die elektrisch mit V_CC verbunden ist, und einen Drain aufweist, die elektrisch mit den Drains der FETs 94 und 96 und den Gates der FETs 92 und 94 verbunden ist. Der Drainanschluß des FETs 92 ist mit dem Knoten 74 elektrisch verbunden, während die Sourceanschlüsse der FETs 92, 94 und 96 mit Masse verbunden sind.
Das Gate des FETs 90 empfängt das gleiche konstante Bias-Potential wie das Gate des Transistors 72 und bewirkt deshalb eine Konstantstromquelle. Die Eigenschaften des FETs 90 sind jedoch so gewählt, daß der Strom, der von dem FET 90 geleitet wird, viel kleiner ist, in diesem Fall ungefähr 5 μA, als der Strom, den der Transistor 72 leitet.
Die FETs 92 und 94 wirken wie ein Stromspiegel, mit FET 94 als Programmtransistor und FET 92 als Spiegeltransistor. In diesem Beispiel sind die FETs 92 und 94 so gewählt, daß FET 92 dreimal so viel Strom leitet wie der FET 94.
FET 96 wirkt wie ein Nebenschluß für den Strom, der vom FET 90 geliefert wird. Während einer normalen Rückholung des Lese/Schreib-Kopfes, wenn die Temperatur unterhalb der Einschalttemperatur des Transistors 70 bleibt, bleiben deshalb die Knoten 74 und 78 auf einem hohen Potential und der FET 96 ist eingeschaltet, wodurch der ganze Strom des FETs 90 nach Masse kurzgeschlossen wird. Der Stromspiegel, der die FETs 92 und 94 umfaßt, bleibt deshalb inaktiv.
Wenn jedoch die Temperatur des Transistors 70 seine Einschalttemperatur erreicht, werden die Knoten 74 und 78 auf effektive Weise geerdet, und der FET 96 ist ausgeschaltet. Dies verursachf, daß der ganze Strom, der von dem FET 90 geleitet wird, durch den Programmier-FET 94 gezwungen wird. Als Ergebnis, leitet der FET 92 dreimal mehr Programmierstrom, oder in diesem Beispiel ungefähr 15μA.
Da die Transistoren 70 und 92 parallel zwischen dem Knoten 74 und Masse geschaltet sind, reduziert der Strom, der vom Spiegeltransistor 92 geleitet wird, die Menge des Stromes, die vom Transistor 70 geleitet wird. In diesem Beispiel wird der 84 μA große Strom, der vom FET 72 geleitet wird, nun zwischen dem FET 92, der 15 μA leitet, und dem Transistor 70, der die verbleibenden 69 μA leitet, aufgeteilt.
Die Verringerung des Stroms (I_e), der vom Transistor 70 geleitet wird, hat, unter Bezug auf Gleichung (1), eine Erniedrigung der Schwellspannung V_BE zur Folge und eine daraus folgende Erniedrigung der Einschalttemperatur des Transistors 70 von ungefähr 8°C zur Folge. Als Ergebnis des Betriebs der Hystereseschaltung 88, wenn die Temperatur des Transistors 70 über seine Einschalttemperatur gestiegen ist, muß deshalb die Temperatur um ungefähr 8°C auf 142°C fallen, bevor der Transistor 70 ausschaltet. Wenn der Transistor 70 ausschaltet, schaltet der FET 96 wieder ein, wodurch der Stromspiegel, der die FETs 92 und 94 umfaßt, deaktiviert wird und wodurch bewirkt wird, daß die Einschalttemperatur des Transistors 70 um ungefähr 8°C auf ihren Originalwert von 150°C ansteigt.
Der Ausgang des Inverters 76 wird der Basis eines Nebenschlußtransistors 98 einer Spannungsreglerschaltung 100 geliefert. Der Sourceanschluß des Transistors 98 ist mit Masse verbunden, während sein Drainanschluß elektrisch mit einem Knoten 102 in der Spannungsreglerschaltung 100 verbunden ist. Eine Diode 104 und ein Widerstand 106 sind in Reihe zwischen dem Knoten 102 und Masse geschaltet. Ein bipolarer Transistor 108 weist einen Emitter, der elektrisch mit Knoten 102 verbunden ist, einen Kollektor, der elektrisch mit einer Stromquelle 110 verbunden ist, und eine Basis auf, die elektrisch mit dem Knoten 56 verbunden ist. Ein FET 102 weist ein Gate, das elektrisch mit dem Kollektor des Transistors 108 verbunden ist, und einen Drain auf, der mit einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) gekoppelt ist. Ein Widerstand 114 ist zwischen die Source des FETs 102 und Knoten 56 geschaltet. Ein bipolarer Transistor 116 weist einen Kollektor, der elektrisch mit dem Kollektor des Transistors 108 und dem Gate des FETs 112 verbunden ist, einen Emitter, der elektrisch mit dem Knoten 56 verbunden ist, und eine Basis auf, die elektrisch mit der Source des FETs 112 verbunden ist.
Während des normalen Betriebs der Spannungsreglerschaltung 100, sind FET 98 und Transistor 116 ausgeschaltet. Die Stromquelle 110 versucht, das Gate des FETs 112 auf ein Gleichgewichtspotential zu bringen, so daß der Transistor 108 den gesamten Strom, der von der Stromquelle 110 geliefert wird, aufnimmt. Da der FET 98 ausgeschaltet ist, fließt der gesamte Strom, der von der Stromquelle geliefert wird, nach Masse durch die Diode 104 und den Widerstand 106. Als Ergebnis ist das Gleichgewichtspotential des Knotens 102 relativ zur Masse ungefähr gleich dem Spannungsabfall der Diode (0,55 V) plus dem Spannungsabfall IR über dem Widerstand 106. In dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, ist das Gleichgewichtspotential des Knotens 102 ungefähr 1,1 V.
Der Fachmann wird erkennen, daß das Gleichgewichtspotential des Knotens 56 ungefähr gleich einem Spannungsabfall der Diode (0,55 V) über dem Gleichgewichtspotential des Knotens 102 ist. Dies ist so, da, wenn der Knoten 56 auf einen höheren Pegel steigt, der Transistor 108 eine höhere Leitfähigkeit aufweist, wodurch das Potential des Gates des FETs 102 erniedrigt wird, so daß sowohl der Strom der von FET 112 geleitet wird und das Potential am Knoten 56 verringert wird. Auf gleiche Weise wird, wenn das Potential unterhalb dem Gleichgewichtswert fallt, der Transistor 108 weniger leitfähig, wodurch das Potential des Gates des FETs 112 erhöht wird. Dies erhöht sowohl den Strom, der von FET 112 geleitet wird, als auch das Potential am Knoten 56. In dem Beispiel, das in 2 gezeigt ist, ist das Gleichgewichtspotential des Knotens 56 ungefähr 1,64 V.
Der Transistor 116 wirkt in der Spannungsreglerschaltung 100 wie ein Strombegrenzer. Wenn der Strom, der von FET 112 geleitet wird, über einen bestimmten Wert ansteigt, in diesem Beispiel ungefähr 200 mA, dann steigt der Spannungsabfall IR über dem Widerstand 114 über die Einschaltspannung V_BE des Transistors 116. Als Ergebnis leitet der Transistor 116 den Strom weg vom Gate des FETs 112, wodurch sowohl das Gatepotential des FETs 112 als auch der Strom, der von FET 112 geleitet wird, reduziert wird. Da der von Transistor 116 geleitete Strom sehr schnell mit V_BE über dem Einschaltwert ansteigt, wird der Strom, der von FET 112 geleitet wird, auf effektive Weise bei 200 mA begrenzt.
Wenn die Temperatur des Transistors 70 genügend ansteigt, um den Transistor einzuschalten, schaltet FET 98 ein, wodurch der Strom vom Emitter des Transistors 108 nach Masse kurzgeschlossen wird und effektiv den Emitter mit Masse verbindet. Das Gleichgewichtspotential des Knotens 56 fällt deshalb auf den Spannungsabfall der Diode (ungefähr 0,55 V) über Masse oder ungefähr auf ein Drittel seines Gleichgewichtspotentials mit FET 98 im ausgeschalteten Zustand. Wenn der Transistor 70 einschaltet, fällt deshalb das Potential am Knoten 56 sehr stark, wodurch der Rückholstrom, der an den Aktuatormotor 54 geliefert wird, abfällt.
Im folgenden wird der Betrieb der Schaltung 53 beschrieben. Wenn die Plattenlaufwerkseinheit 10 in einem Lese/Schreib-Modus ist, sind die Stromquelle 110 und der Rest der Spannungsreglerschaltung 100, deaktiviert, und der Aktuatormotor 54 wird durch die Leistungstransistoren 60 bis 66 in der vorher beschriebenen Weise getrieben. Zwar sind die Schaltungen 75 und 88 und die Inverter 76 und 84 betriebsbereit in diesem Zustand, die Deaktivierung der Spannungsreglerschaltung 100 verhindert den Betrieb, unabhängig vom Arbeiten des Aktuatormotors 54.
Wenn die Plattenlaufwerkseinheit 10 in einem Rückholmodus ist, sind die Stromquelle 110 und der Rest der Spannungsreglerschaltung 100 durch die anderen Elemente (nicht gezeigt) des Steuerchips 46 aktiviert. In diesem Zustand wird der Strom an den Aktuatormotor 54 durch den FET 112 durch den Knoten 56 geliefert. Solange der Transistor 70 nicht durch ein Überhitzen der Schaltung 53 aktiviert ist, ist die Strommenge, die dem Aktuatormotor 54 geliefert wird, in erster Linie durch den Widerstandswert des Widerstandes 106 und durch den Strom, der von der Stromquelle 110 geliefert wird, bestimmt.
In einem Rückholmodus verbraucht die Spannungsreglerschaltung 100 eine große Menge an Strom, was ein Aufheizen des Steuerchips 46 verursacht. Wie oben beschrieben weist der Temperatursensor 75 die Temperatur des Steuerchips 46 nach und erzeugt ein verändertes Ausgangssignal, wenn die Temperatur ungefähr 150°C erreicht. Dieses veränderte Ausgangssignal bewirkt, daß der Nebenschlußtransistor 98 eingeschaltet wird, wodurch das Potential am Knoten 56 und der Strom, der dem Aktuatormotor 54 geliefert wird, in einer vorher beschriebenen Weise reduziert wird. Das veränderte Ausgangssignal des Temperatursensors 75 aktiviert auch die Hystereseschaltung 88, die die Schwellentemperatur des Temperatursensors 75 um ungefähr 8°C in der oben beschriebenen Weise verringert.
Die Verringerung des Stroms, der der Spannungsreglerschaltung 100 geliefert wird, verringert die Leistungsaufnahme der Schaltung, was dem Steuerchip 56 erlaubt, abzukühlen. Wenn die Temperatur des Steuerchips 46 unter ungefähr 142°C fällt, ändert sich das Ausgangssignal des Temperatursensors 75 ein weiteres Mal, wodurch der Kurzschlußtransistor 98 ausgeschaltet wird und der Strom, der von der Spannungsreglerschaltung 100 geliefert wird, erhöht wird. Das veränderte Ausgangssignal des Temperatursensors 75 aktiviert auch die Hystereseschaltung 88, die die Schwellentemperatur des Temperatursensors 75 um ungefähr 8°C auf ihren ursprünglichen Wert von ungefähr 150°C erhöht.
Aus der vorangehenden Beschreibung kann man erkennen, daß die Schaltung 53 thermostatische Regulierung des Rückholstroms im Aktuatormotor 54 bereitstellt. Darüber hinaus verhindert die Wirkung der Hystereseschaltung 88, daß die Temperatur des Transistors 70 mit hoher Geschwindigkeit um einen Schwellenwert schwingt, da die Einschalttemperatur des Transistors 70 um 8°C fällt, wenn der Transistor 70 aufgewärmt wird und einschaltet, und steigt 8°C, wenn der Transistor 70 abkühlt und ausschaltet.
Obwohl die Erfindung durch die vorangegangene detaillierte Beschreibung im besonderen gezeigt und beschrieben wurde, wird ein Fachmann erkennen können, daß verschiedene andere Änderungen in der Form und in Details gemacht werden können, ohne vom Bereich der Erfindung, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Strombegrenzung in einer Rückholschaltung (53) eines Lese/Schreib-Kopfes eines Plattenlaufwerks, das folgende Schritte umfaßt: es wird mit einem Temperatursensor (70) eine Temperatur der Rückholschaltung des Lese/Schreib-Kopfes erfaßt; es wird an dem Temperatursensor ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, ob die Temperatur über einer Schwellentemperatur ist; es wird an einem Spannungsregler (100) ein Eingangssignal empfangen, das funktionsmäßig dem Ausgangssignal des Temperatursensors zugeordnet ist; und es wird eine Spannung eingestellt, die vom Spannungsregler in Abhängigkeit des Eingangssignals des Spannungsreglers an einen Aktuator-Motor (54), der der Rückholschaltung des Lese/Schreib-Kopfes zugeordnet ist, angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erzeugens des Ausgangssignals die Schritte umfaßt: es wird das Ausgangssignal des Temperatursensors mit einem ersten logischen Pegel erzeugt, wenn die Temperatur niedriger als die Schwellentemperatur ist; und es wird das Ausgangssignal des Temperatursensors mit einem zweiten logischen Pegel erzeugt, wenn die Temperatur größer als die Schwellentemperatur ist;
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Einstellens der Spannung die Schritte umfaßt: es wird die Spannung veringert, die vom Spannungsregler an den Aktuator-Motor in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperatursensors, das sich auf dem zweiten logischen Pegel befindet, angelegt wird; und es wird die Spannung erhöht, die vom Spannungsregler an den Aktuator-Motor in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperatursensors, das sich auf dem ersten logischen Pegel befindet, angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Einstellens der Spannung die Schritte umfaßt: es wird die Spannung verringert, die vom Spannungsregler an den Aktuator-Motor in Abhängigkeit von einem Übergang des Ausgangssignals des Temperatursensors vom ersten logischen Pegel auf den zweiten logischen Pegel angelegt wird; und es wird die Spannung erhöht, die vom Spannungsregler an den Aktuator-Motor in Abhängigkeit von einem Übergang des Ausgangssignals des Temperatursensors vom zweiten logischen Pegel auf den ersten logischen Pegel angelegt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, das die Schritte umfaßt: es wird mit einer Hystereseschaltung ein Eingangssignal empfangen, das funktionsmäßig dem Ausgangssignal des Temperatursensors zugeordnet ist; und es wird die Schwellentemperatur des Temperatursensors durch die Hystereseschaltung in Abhängigkeit vom Eingangssignal der Hystereseschaltung eingestellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Schritt des Einstellens der Schwellentemperatur des Temperatursensors die Schritte umfaßt: es wird die Schwellentemperatur des Temperatursensors in Abhängigkeit von einem Übergang des Ausgangssignals des Temperatursensors vom ersten logischen Pegel auf den zweiten logischen Pegel verringert; und es wird die Schwellentemperatur des Temperatursensors in Abhängigkeit von einem Übergang des Ausgangssignals des Temperatursensors vom zweiten logischen Pegel auf den ersten logischen Pegel erhöht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, das darüber hinaus den Schritt umfaßt: es wird ein Lese/Schreib-Kopf eines Plattenlaufwerks mit einem Aktuator-Motor in Abhängigkeit von der Spannung, die vom Spannungsregler an den Aktuator-Motor angelegt wird, zurückgezogen.
Eine Rückholschaltung (53) eines Lese/Schreib-Kopfs eines Plattenlaufwerks mit: einem Temperatursensor (70), der so betrieben werden kann, daß er eine Temperatur der Rückholschaltung des Lese/Schreib-Kopfs des Plattenlaufwerks erfassen und ein Ausgangssignal erzeugen kann, das anzeigt, ob die Temperatur über einer Schwellentemperatur ist; und einem Spannungsregler (100), der so betrieben werden kann, daß er ein Eingangssignal empfängt, das funktionsmäßig dem Ausgangssignal des Temperatursensors zugeordnet ist, und der so betrieben werden kann, daß er eine Spannung einstellt, die in Abhängigkeit von dem Eingangssignal an einen Aktuator-Motor angelegt wird.
Schaltung nach Anspruch 8, die darüber hinaus eine Hystereseschaltung umfaßt, die so betrieben werden kann, daß sie ein Hysterese-Eingangssignal empfängt, das funktionsmäßig dem Ausgangssignal des Temperatursensors zugeordnet ist, und die so betrieben werden kann, daß sie in Abhängigkeit des Hysterese-Eingangssignals die Schwellentemperatur des Temperatursensors einstellt.
Schaltung nach Anspruch 8 oder 9, bei der der Temperatursensor folgendes umfaßt: einen Transistor, der eine temperaturabhängige Einschaltspannung aufweist, wobei der Transistor einen Basis-Anschluß, einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der zweite Anschluß so betrieben werden kann, daß er das Ausgangssignal des Temperatursensors erzeugt; eine erste Konstantspannungsquelle, die elektrisch mit dem ersten Anschluß des Transistors verbunden ist; und eine zweite Konstantspannungsquelle, die elektrisch mit dem Basis-Anschluß des Transistors verbunden ist.
Schaltung nach Anspruch 10, bei der der Temperatursensor darüber hinaus eine Stromquelle umfaßt, die elektrisch mit dem zweiten Anschluß des Transistors verbunden ist.
Schaltung nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Hystereseschaltung eine Stromsenke umfaßt, die elektrisch mit dem zweiten Anschluß des Transistors verbunden ist und die so betrieben werden kann, daß sie einen Teil des Stroms, der von der Stromquelle erzeugt wird, als Senke aufnimmt.
Schaltung nach Anspruch 8 bis 12, die darüber hinaus einen Inverter umfaßt, der so betrieben werden kann, daß er das Ausgangssignal des Temperatursensors empfängt, und der so betrieben werden kann, daß er das Ausgangssignal des Temperatursensors invertiert, um das Eingangssignal des Spannungsreglers zu erzeugen.
Schaltung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der der Spannungsregler folgendes umfaßt: eine Stromquelle, die so betrieben werden kann, daß sie einen Strom erzeugt; eine Impedanz, die einen ersten Anschluß und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste Anschluß elektrisch mit einer ersten Konstantspannungsquelle verbunden ist, der zweite Anschluß eine Spannung aufweist, die funktionsmäßig der Spannung zugeordnet ist, die an dem Aktuator-Motor anliegt, und die Impedanz so betrieben werden kann, daß sie den Strom leitet; und einen Nebenschlußtransistor, der einen ersten Anschluß, der elektrisch mit dem zweiten Anschluß der Impedanz verbunden ist, einen zweiten Anschluß, der elektrisch mit einer zweiten Konstantspannungsquelle verbunden ist, und einen Gate-Anschluß aufweist, der so betrieben werden kann, daß er das Eingangssignal des Spannungsreglers empfängt, wobei der Nebenschlußtransistor so betrieben werden kann, daß er in Abhängigkeit vom Eingangssignal des Spannungsreglers den Strom leitet.
Plattenlaufwerk mit: einem Lese/Schreib-Kopf, der so betrieben werden kann, daß er Daten von einer Platte, die ein Datenspeichermedium aufweist, lesen kann; einer Rückholschaltung für den Lese/Schreib-Kopf des Plattenlaufwerks gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14; einem Aktuator-Motor, der so betrieben werden kann, daß er den Lese/Schreib-Kopf relativ zur Oberfläche der Platte bewegen kann, und der der Aktuator-Motor ist, an den die Spannung angelegt wird, die von dem Spannungsregler der Rückholschaltung für den Lese/Schreib-Kopf des Plattenlaufwerks eingestellt wird.