专利名称：用于盘驱动器的电机功率控制器、包含电机功率控制器的盘驱动器、以及控制盘驱动器的 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于盘驱动器的电机功率控制器。更进一步的，本发明涉及一种包含电机功率控制器的盘驱动器，以及用于控制该盘驱动器的电机功率的方法。
背景技术：
对于下面的描述，盘驱动器将被定义为诸如CD-ROM驱动器的光学驱动器、或是诸如磁碟机的磁驱动器、或是磁-光驱动器。
像膝上型计算机这样的便携式计算机、或是像DVD播放器这样的便携式音频/视频系统、或是其它便携式设备通常用电池电源来运行。诸如便携式设备等在其电池必须再次充电之前的持续时间由从该电池中所流出的电流大小、以及该电池能够存储的总电荷决定。为了提供一种电池再次充电之前可以运行很长一段时期的便携式设备，开发工作一方面致力于使由这种电池所携带的总电荷最大化，另一方面致力于使从该电池中所流出的电流最小化，或是使由该便携式设备的功率消耗最小化。
随着越来越多的高效逻辑电路和显示器投入使用，决定电池寿命的一个重要因素是便携式设备的盘驱动器。由此，为了最大化电池的寿命时间，要提高盘驱动器的效率。
美国专利US5,517,649公开了一种用于硬盘驱动器的自适应功率管理。在这个现有技术文件中，描述了一种管理由硬盘驱动器所消耗的功率的方法。其中在第一步中，测量位于该硬盘驱动器上的工作量，下一步骤是确定该硬盘驱动器在运行状态下和在一连串等待时间中的低功率状态下所消耗的平均功率。随后，确定在一连串等待时间中对于两个状态下由该盘驱动器所消耗的总的平均功率。下一步是确定由该盘驱动器所消耗的总的平均功率最小时的等待时间。最后一步是将该驱动器运行的等待时间设定为先前所确定的最小等待时间。
美国专利US5,493,670公开了一种用于管理由便携式膝上型计算机中的盘驱动器所消耗的功率的方法。根据该美国专利US5,493,670，如果下一个存取将有可能在之后的数秒后发生，则在不活动状态时，通过立即减慢该光盘的旋转来保存膝上型计算机中的电能，例如下一个存取将很有可能在将来的足够久的时间发生，因此通过减慢该光盘的旋转来为该系统节省电能。根据在这个现有技术文件中所描述的方法，当其在预定长度的时间之后没有进行存取时，该功率系统减慢旋转硬盘。减慢旋转该盘的决定由计算机响应于过去该盘活动的历史而作出。过去盘活动的历史也用于调整阈值。
其它用于控制便携式计算机中盘驱动器的功率消耗的方法在美国专利US6,097,679中和国际PCT专利申请WO01/15161A1中公开。
发明内容
本发明提供一种用于盘驱动器的电机功率控制器、特别是用于便携式设备中的盘驱动器的电机功率控制器。该控器包括定义了所述盘驱动器的至少两个运行状态的装置，第一运行状态连续地运行所述盘驱动器的电机，而第二运行状态在每个数据操作开始时加快旋转所述电机，并且在每个数据操作结束时减慢旋转所述电机；包括当确定时间间隔长于预定时间段而没有任何数据请求时，将所述盘驱动器从所述第一运行状态转换为所述第二运行状态的装置；进一步包括当确定连续数据请求之间的预定数量的时间间隔中的全部或每一个都比所述预定时间段短时，将所述盘驱动器从所述第二运行状态转换为所述第一运行状态的装置。
根据本发明的电机功率控制器将盘驱动器的电机能量消耗减到最小，而该盘驱动器不需要有关于应用程序运行、缓冲器大小、或是与该盘驱动器相连的便携式设备、或者该盘驱动器是其一部分的便携式设备的数据请求模式的信息或知识。根据本发明的电机功率控制器很简单，并且没有增加盘驱动器与便携式设备或是在其上运行的应用程序之间的通信。
根据本发明的优选实施例，电机功率控制器包括根据所述盘驱动器的能量消耗和/或功率消耗来计算所述预定时间段的装置。
另外，本发明提供一种包括如独立权利要求7中所定义的电机功率控制器的盘驱动器，以及一种用于控制如独立权利要求11中所定义的盘驱动器的电机功率的方法。
图1示出了根据本发明的盘驱动器电机控制器的状态图；图2示出了在也被称为“连续状态”的第一运行状态期间，该盘驱动器的功率和能量消耗的图表；以及图3示出了在也被称为“加快/减慢旋转状态”的第二运行状态期间，该盘驱动器的功率和能量消耗的图表。
具体实施例方式
本发明涉及一种用于盘驱动器、特别是用于便携式光学驱动器的电机功率控制器。
根据本发明，该电机功率控制器包括定义了所述盘驱动器的至少两个运行状态的装置。图1示出了显示两个运行状态，即第一运行状态10和第二运行状态11的该盘驱动器电机控制器的所谓的状态图。在该第一运行状态10中，所述盘驱动器的电机在没有执行数据操作的时间期间也连续地运行。没有执行数据操作的时间此后被称为缓冲阶段。在所述第二运行状态11期间，该电机在每个数据操作，即每个读和/或写操作开始时加快旋转，并且在每个读和/或写操作结束时减慢旋转。在这个第二运行状态11期间，该盘驱动器电机在缓冲阶段期间不运行。该第一运行状态10也被称为“连续状态”，并且该第二运行状态11也被称为“加快/减慢旋转状态”或是“默认状态”。
应该注意的是在该第二运行11状态期间，在每个数据操作结束时，所述电机的减慢旋转既可以被动地执行，也可以主动地执行。短语“减慢旋转所述电机”并不仅指那两个选项中的一个。应当了解，短语“减慢旋转所述电机”的含义范围包含了这两个选项。
根据本发明的电机功率控制器包括将该盘驱动器从第一运行状态10转换到第二运行状态11，以及从第二运行状态11转换到第一运行状态10的装置。图1中的箭头12示出了从第一运行状态10到第二运行状态11的转换。图1中的箭头13示出了从第二运行状态11到第一运行状态10的转换。
根据本发明，当确定时间间隔长于或大于预定时间段时，发生从第一运行状态10(所谓的“连续状态”)到第二运行状态11(所谓的“加快/减慢旋转状态”)的转换，，而在这个时间间隔期间内没有产生任何读和/或写请求。这表示便携式设备、特别是在其上运行应用程序的便携式设备已经停止了数据流动，或是更多的缓冲器空间变为可用的。随着缓冲器空间的增加，缓冲阶段也增加了。在这种条件下，允许盘驱动器的电机在缓冲阶段期间停止、并且在下一个读和/或写操作之前再次加快旋转将会更加有效率。
当确定连续数据请求之间的预定数量α的时间间隔全部都小于所述预定时间段时，发生从第二运行状态11(所谓的“加快/减慢旋转状态”)到第一运行状态10(所谓的“连续状态”)的转换。这表示具有小的缓冲器尺寸的应用程序将数据流入该盘驱动器和/或从该盘驱动器中流出。由于在流动期间，预计会以大体上相同的间隔进行更多的数据请求，因此在缓冲阶段期间，让该电机连续运行将更有能量效率。
在最简单的实施例中，可以将连续数据请求之间预定数量的时间间隔的该预定数量选择为α＝1。但是，选择α＝3将更加有效和可靠。当选择α＝3时，只有确定连续数据请求之间的三个连续时间间隔中的每一个都小于所述预定时间段的时候，才发生从第二运行状态11(所谓的“加快/减慢旋转状态”)到第一运行状态10(所谓的“连续状态”)的转换。在该三个时间间隔中只有两个小于所述预定时期的情况下，转换将不会发生。
本发明提供一种用于将便携式或非便携式盘驱动器中的功率消耗减到最小，而不会增加该盘驱动器与便携式设备或在其上运行的应用程序之间的通信的最简单的解决方案。
优选地，电机功率控制器包括根据该盘驱动器电机的能量消耗和功率消耗来计算用作转换处理的标准的所述预定时间段的装置。因此本发明不需要有关于该便携式设备或在其上运行的应用程序的信息。
当将短语“电机”与能量或功率消耗相联系来进行使用时，应该注意的是这可以涉及该电机自身的能量或功率消耗，和/或电机驱动器的能量或功率消耗，和/或电机驱动器控制电路的能量或功率消耗。
对于运行于所谓的CLV(恒定线速度)模式的驱动器，在一个读和/或写操作期间的比特率不依赖于该盘的半径，这是由于电机旋转频率或电机旋转速度随着盘半径的减小而增加。对于运行于所述CLV模式的驱动器，预定时间段由用于加快旋转该盘驱动器电机的所述驱动器能量消耗，以及在所述盘驱动器连续运行期间该盘驱动器电机的功率消耗进行计算，并使用下述公式tCLV=Espin-up(r)Pcontinuous(r)+tactive;]]>其中tCLV是用于运行于CLV模式的盘驱动器的预定时间段；Espin-up是用于加快旋转该盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗；Pcontinuous是当该盘驱动器是在连续运行时，以及在缓冲阶段期间时用于旋转该盘的盘驱动器电机的功率消耗；r是该盘的半径；并且其中tactive是在数据操作期间所述盘驱动器活动的时间。
对于运行于CLV模式的盘驱动器，Espin-up和Pcontinuous是该盘半径r的函数。时间tactive是对于运行于CLV模式的盘驱动器的常数，由此tactive＝tinitialize+tsearch+tread/write意味着tactive可以根据用于初始化该盘驱动器的光学器件的时间tinitialize、根据用于搜索操作的时间tsearch、以及根据用于读和写操作的时间tread/write进行计算。对于不需要搜索和初始化操作的应用程序，tactive也可以仅仅是tread/write的函数。
对于运行于所谓的CAV(恒定角速度)模式的驱动器，在一个读和/或写操作期间的比特率依赖于该盘的半径，并且预定时间段根据用于加快旋转该盘驱动器电机的所述驱动器的能量消耗，以及在所述盘驱动器连续运行期间该盘驱动器电机的功率消耗进行计算，并使用下述公式tCAV=Espin-upPcontinuous+tactive(r);]]>其中tCAV是用于运行于CAV模式的盘驱动器的预定时间段；
对于运行于CAV模式的盘驱动器，Espin-up和Pcontinuous是常数。时间tactive是该盘半径r的函数，由于对于给定的要进行存取的数据量，tread/write是该盘半径r的函数。对于运行于CAV模式的盘驱动器，tactive可以如下进行计算tactive(r)＝tinitialize+tsearch+tread/write(r)对于不需要搜索和初始化操作的应用程序，tactive(r)仅仅是tread/write(r)的函数。
在CLV和CAV模式中，最后存取该盘驱动器的半径可以用于预定时间段tCLV或tCAV的计算。当连续数据请求用于来自于大致相同半径的数据时，例如当流传送一个很大的连续文件时，可以获得最好的结果。
图2示出了图示在第一运行状态10期间，该盘驱动器的功率消耗P在时间t上的图表，图3示出了图示在第二运行状态11期间，该盘驱动器的功率消耗P的图表。在tactive期间的功率和能量的消耗对于两个操作状态都是一样的。对于第一运行状态10(“连续状态”，参见图2)，由该电机在连续模式下的缓冲阶段期间所使用的能量消耗Econtinuous通过阴影线矩形进行图示。缓冲阶段的持续时间通过时间tbuffer来表征，其中Econtinuous＝Pcontinuous*tbuffer对于第二运行状态11(“加快/减慢旋转状态”，参见图3)，该电机的能量消耗Espin-up也通过阴影线矩形进行图示。加快旋转该电机阶段的持续时间通过时间tspin-up来表征，其中Espin-up＝Pspin-up*tspin-up被用于将该盘驱动器从第一运行状态10转换到第二运行状态11以及从第二运行状态11转换到第一运行状态10的标准的所述预定时间段tCLV或tCAV通过以下方式进行选择，即，使由图2和3中的阴影线矩形所示的能量消耗和能量消耗Econtinuous和能量消耗Espin-up相等。
上述电机功率控制器和方法，优选作为驱动器的一部分、特别是便携式光盘驱动器的一部分。
本发明可以用于所有采用盘驱动器的装置、特别是采用光盘驱动器的装置，例如音频/视频系统、膝上型计算机等等。
权利要求
1.用于盘驱动器、特别是便携式设备中的盘驱动器的电机功率控制器，包括定义了所述盘驱动器的至少两个运行状态的装置，第一运行状态连续地运行所述盘驱动器的电机，而第二运行状态在每个数据操作开始时加快旋转所述电机，并且在每个数据操作结束时减慢旋转所述电机；包括当确定时间间隔长于预定时间段而没有任何数据请求时，将所述盘驱动器从所述第一运行状态转换为所述第二运行状态的装置；进一步包括当确定连续数据请求之间的预定数量的时间间隔的全部或每一个都比所述预定时间段短时，将所述盘驱动器从所述第二运行状态转换为所述第一运行状态的装置。
2.根据权利要求1的控制器，特征在于根据所述盘驱动器的能量消耗和/或功率消耗来计算所述预定时间段的装置。
3.根据权利要求2的控制器，特征在于所述装置根据用于加快旋转所述盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗，以及根据在所述盘驱动器连续运行期间所述盘驱动器电机的功率消耗来计算所述预定时间段。
4.根据权利要求2或3的控制器，特征在于该盘驱动器运行于CLV(恒定线速度)模式，其中所述装置使用下面的公式计算所述预定时间段tCLV=Espin-up(r)Pcontinuous(r)+tactive;]]>其中tCLV是预定时间段；Espin-up是用于加快旋转该盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗；Pcontinuous是当该盘驱动器是在连续运行时，以及在缓冲阶段期间时用于旋转该盘的所述盘驱动器电机的功率消耗；tactive是在数据操作期间所述盘驱动器活动的时间；r是该盘的半径。
5.根据权利要求2或3的控制器，特征在于该盘驱动器运行于CAV(恒定角速度)模式，其中所述装置使用下面的公式计算所述预定时间段tCAV=Espin-upPcontinuous+tactive(r);]]>其中tCAV是预定时间段；Espin-up是用于加快旋转该盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗；Pcontinuous是当该盘驱动器在连续运行时，以及在缓冲阶段期间时用于旋转该盘的所述盘驱动器电机的功率消耗；tactive是在数据操作期间所述盘驱动器运行的时间；r是该盘的半径。
6.根据前述权利要求中任意一个的控制器，特征在于所述数据操作是读和/或写操作。
7.包含电机功率控制器的盘驱动器，所述电机功率控制器包括定义了所述盘驱动器的至少两个运行状态的装置，第一运行状态连续地运行所述盘驱动器的电机，而第二运行状态在每个数据操作开始时加快旋转所述电机，并且在每个数据操作结束时减慢旋转所述电机；当确定时间间隔长于预定时间段而没有任何数据请求时，将所述盘驱动器从所述第一运行状态转换为所述第二运行状态的装置，当确定连续数据请求之间的预定数量的时间间隔的全部或每一个都比所述预定时间段短时，将所述盘驱动器从所述第二运行状态转换为所述第一运行状态的装置。
8.根据权利要求7的盘驱动器，特征在于所述电机功率控制器包括根据所述盘驱动器的能量消耗和/或功率消耗来计算所述预定时间段的装置。
9.根据权利要求8的盘驱动器，特征在于所述装置根据用于加快旋转所述盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗，以及根据在所述盘驱动器连续运行期间所述盘驱动器电机的功率消耗来计算所述预定时间段。
10.根据前述权利要求7到9中任意一个的盘驱动器，特征在于根据前述权利要求1到6中任意一个的电机功率控制器。
11.用于控制盘驱动器、特别是便携式设备的盘驱动器的电机功率的方法，包括下面的步骤定义所述盘驱动器的至少两个运行状态，第一运行状态连续地运行所述盘驱动器的电机，而第二运行状态在每个数据操作开始时加快旋转所述电机，并且在每个数据操作结束时减慢旋转所述电机；当确定时间间隔长于预定时间段而没有任何数据请求时，将所述盘驱动器从所述第一运行状态转换为所述第二运行状态，当确定连续数据请求之间的预定数量的时间间隔的全部或每一个都比所述预定时间段短时，将所述盘驱动器从所述第二运行状态转换为所述第一运行状态。
12.根据权利要求11的方法，特征在于根据所述盘驱动器的能量消耗和/或功率消耗来计算所述预定时间段。
13.根据权利要求11或12的方法，特征在于根据用于加快旋转所述盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗，以及根据在所述盘驱动器连续运行期间所述盘驱动器电机的功率消耗来计算所述预定时间段。
14.根据权利要求12或13的方法，特征在于在CLV(恒定线速度)模式下运行该盘驱动器，并且使用下面的公式计算所述预定时间段tCLV=Espin-up(r)Pcontinuous(r)+tactive;]]>其中tCLV是预定时间段；Espin-up是用于加快旋转该盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗；Pcontinuous是当该盘驱动器在连续运行时，以及在缓冲阶段期间时用于旋转该盘的所述盘驱动器电机的功率消耗；tactive是在数据操作期间所述盘驱动器活动的时间；r是该盘的半径。
15.根据权利要求12或13的方法，特征在于在CAV(恒定角速度)模式下运行该盘驱动器，并且使用下面的公式计算所述预定时间段tCAV=Espin-upPcontinuous+tactive(r);]]>其中tCAV是预定时间段；Espin-up是用于加快旋转该盘驱动器电机的所述盘驱动器的能量消耗；Pcontinuous是当该盘驱动器在连续运行时，以及在缓冲阶段期间时用于旋转该盘的所述盘驱动器电机的功率消耗；tactive是在数据操作期间所述盘驱动器活动的时间；r是该盘的半径。
16.根据前述权利要求11到15中任意一个的方法，特征在于所述数据操作是读和/或写操作。
全文摘要
本发明涉及一种用于盘驱动器的电机功率控制器。更具体地说，本发明涉及一种包含电机功率控制器的盘驱动器，以及用于控制盘驱动器的电机功率的方法。像膝上型计算机那样的便携式计算机、或是像DVD播放器那样的便携式音频/视频系统、或是其它便携式设备通常用电池电源来运行。确定电池寿命的一个重要因素是盘驱动器。由此，为了最大化电池的寿命时间，要提高该盘驱动器的效率。本发明提供一种用于盘驱动器、特别是用于便携式设备中的盘驱动器的电机功率控制器，包括定义了所述盘驱动器的至少两个运行状态的装置，第一运行状态连续地运行所述盘驱动器的电机，而第二运行状态在每个数据操作开始时加快旋转所述电机，并且在每个数据操作结束时减慢旋转所述电机。该电机功率控制器包括当确定时间间隔长于预定时间段而没有任何数据请求时，将所述盘驱动器从所述第一运行状态转换为所述第二运行状态的装置。而且，该电机功率控制器包括当确定连续数据请求之间的预定数量的时间间隔的全部或每一个都比所述预定时间段短时，将所述盘驱动器从所述第二运行状态转换为所述第一运行状态的装置。
文档编号G11B19/20GK1853230SQ200480026814
公开日2006年10月25日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月18日
发明者B·M·德博尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司