在电源故障期间降低主轴电机电压升压的数据存储设备的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]数据存储设备诸如磁盘驱动器包括磁盘和连接到致动器臂的远端的磁头，该致动器臂由音圈电机(VCM)绕枢轴转动以在磁盘上方径向定位磁头。磁盘包括多个径向隔开的同心磁道，用于记录用户数据扇区和伺服扇区。伺服扇区包括磁头定位信息(例如，磁道地址)，该磁头定位信息由磁头读取并且由伺服控制系统处理，从而控制致动器臂从磁道到磁道进行寻道。主轴电机高速旋转磁盘，从而在磁头和磁盘之间形成空气轴承，使得磁头只在磁盘表面上方飞行。
[0002]当发生电源故障时，需要在空气轴承消散之前停放磁头，例如，通过将磁头卸载到磁盘的外径附近的坡道上。也可能期望在停放磁头之前完成当前的写操作和/或将写高速缓存冲洗到磁盘。当由于电源故障而失去电源电压时，磁盘旋转的动量产生横跨主轴电机的绕组的反电动势(BEMF)电压。磁盘驱动器通常使用合适的电压升压器将此BEMF电压升压，并且利用升压电压来给所使用的控制电路供电，以便例如通过将缓存的写入数据冲洗到非易失性半导体存储器来完成当前的写操作。BEMF电压也通常用作Η桥驱动器的开关的电流源，该Η桥驱动器驱动VCM来停放磁头(例如，通过将磁头卸载到坡道上)。
【附图说明】
[0003]图1Α示出磁盘驱动器形式的数据存储设备，其包括在磁盘上方被致动的磁头和被配置为旋转磁盘的主轴电机。
[0004]图1Β示出一个实施例，其中基于主轴电机产生的电源电压被升压以生成升压电压，其中当电源电压下降到低于阈值时，该升压被降低。
[0005]图2示出一个实施例，其中升压电压基于电源电压的线性函数来降低。
[0006]图3示出一个实施例，其中升压电压通过基于电源电压的步进递减来降低。
[0007]图4示出一个实施例，其中升压电压通过基于电源电压的阶梯状递减来降低。
【具体实施方式】
[0008]图1Α根据一个实施例示出磁盘驱动器形式的数据存储设备，该数据存储设备包括在磁盘4上方被致动的磁头2、被配置为旋转磁盘4的主轴电机6以及控制电路8，该控制电路8被配置为通过以下过程执行电源故障操作:将基于主轴电机6产生的电源电压12升压10以产生升压电压14，利用升压电压14控制数据存储设备的操作，以及当电源电压12下降到低于比较器18处的阈值(Th) 16时，通过控制信号20减少升压10，以便减小升压电压14。
[0009]在图1A的实施例中，磁盘4包括由伺服扇区24Q-24N定义的多个伺服磁道22，其中数据磁道相对于伺服磁道以相同或不同的径向密度来定义。控制电路8处理从磁头2发出的读信号26，以解调伺服扇区24。-2\并且生成位置误差信号(PES)，该PES代表磁头的实际位置与相对于目标磁道的目标位置之间的误差。控制电路8使用合适的补偿滤波器来对PES进行滤波，以产生施加到音圈电机(VCM) 30的控制信号28，该音圈电机使致动器臂32绕枢轴旋转，以便在磁盘4上以减小PES的方向径向致动磁头2。伺服扇区24。-2\可以包括任何合适的磁头位置信息，诸如用于粗定位的磁道地址和用于精确定位的伺服脉冲串。这些伺服脉冲串可以包括任何合适的模式(pattern)，例如基于振幅的伺服模式或基于相位的伺服模式。
[0010]图1B根据一个实施例示出控制电路，其中在电源故障期间，基于主轴电机6产生的电源电压12被施加到VCM驱动器34，该驱动器在一个实施例中包括形成Η桥驱动器的场效应晶体管(FET)。升压电压14在框36中被用于控制数据存储设备的操作，例如，通过将缓存的写入数据冲洗到非易失性半导体存储器来完成当前的写命令。在一个实施例中，电源电压12是基于反电动势(BEMF)电压来产生的，该反电动势(BEMF)电压由主轴电机6使用任何合适的技术来产生，例如，在题为“DISK DRIVE COMPRISING SPIN DOWN CIRCUITRYHAVING A PROGRAMMABLE SIGNAL GENERATOR FOR ENHANCING POWER AND BRAKING CONTROL”的美国专利US6，577, 465中所公开的技术，其公开内容通过引用并入本文。
[0011]在一个实施例中，提供给电压升压器10的输入电流的大小取决于电源电压12的大小、电压升压器10的升压因子K以及升压效率τι，使得:
[0012]IIN= I 0υτ*Κ/ Π
[0013]上面的方程示出随着电源电压12在电源故障期间下降(由于主轴电机的动能随着其变慢而减小)，维持目标升高电压14所需要的输入电流量上升(由于升压因子Κ在上面的方程中增加)。这在图2的示例中示出，其中如果当电源电压12降低到0.8V时升压电压12保持在5V，则升压因子Κ从3.57增加至6.25，这导致通过电压升压器10的电流消耗相应地增加。随着更多的电流由电压升压器10消耗，电源电压12向VCM驱动器34提供更少的电流用于停放磁头2 (例如，将磁头卸载到坡道上)。这可能导致控制电路10和VCM驱动器34的低效率功率消耗，从而降低性能和/或引起磁盘驱动器的故障。
[0014]因此，在一个实施例中，基于主轴电机6产生的电源电压12在电源故障期间被监测，并且当电源电压12下降到低于阈值16时，电源电压12的升压减少，以便减小升压电压(和在以上方程中对应的升压因子Κ)。图2示出该实施例的一个示例，其中在电源故障开始时，电压升压器10被配置成产生上限5V的升压电压。当电源电压12降低至5V时，电压升压器10的升压因子是单位值(unity)。在一个实施例中，当电源电压12下降到低于1.4V时，由电压升压器10进行的升压被降低，使得:
[0015]VBoost — 3*V pwR+0.8
[0016]其中VPWR表示电源电压12并且V_ST代表升压电压14。在这种方式下，当电源电压12降低到如上述示例中的0.8V时，升压因子K从6.25减少到4.0，从而提供给VCM驱动器34更多的电流以停放磁头2。以上方程示出了特定实施例，而一般来说升压电压14可以基于以下公式来降低:
[0017]VB00ST — M*V PWR
[0018]其中Μ是非零标量。以上方程基于电源电压12的线性函数来降低升压电压14，但其他实施例可以采用任何适当的函数，例如，任何合适的多项式。其他实施例可以基于电源电压12的