[发明专利]控制直流电机的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及直流电机，尤其涉及用于相对于读/写头组件旋转磁存储介质的直流电机。

背景技术

在通常的硬盘驱动器中，磁存储介质固定在由直流电机旋转的轴上。这样的直流电机一般为传统的多相、无刷直流电机，这种直流电机效率高且具有适合于各种应用的特点。多相、无刷直流电机需要按相序(即换流状态)对电枢绕组施加电压以产生使转子运动的转矩感应通量。为了正确操作，换流状态序列必须被定时为使得随时在任何一点与转子的当前位置匹配。这样，例如在使用三相无刷直流电机时，通过电枢对按顺序施加电压。通过对电枢施加上述电压而产生的磁通量在电机上产生引起旋转运动的转矩。当无刷直流电机旋转时，施加上述电流的定时可以通过检测电机的反电动势的过零点来得到并利用模拟或者数字锁定电路(例如PLL或者DLL)来锁定过零点。

当直流电机初次起动时没有任何过零点供锁定。这样，就必须应用另一种机制以控制所施加电压的顺序定时。在一个具体情况中，直流电机最初被强制置于已知位置。这可以通过例如对一个或者多个随机选定的电枢施加电压以使电机迅速移到已知位置。但是该方法具有两个潜在的缺点。第一，当对随机选定的电枢施加电流时，电机可能以与正常旋转方向相反的方向运动。由于方向的颠倒会损坏读/写装置，这对于使读/写头组件停留在主轴碟片上的硬盘驱动器来说是不可接受的。

第二，为了保证直流电机移动至正确位置，电机通常必须被驱动至两个已知状态。两个状态需要覆盖这种情况，即，对于被驱动状态，初始转子位置处于零转矩的状态的情况。在每次运动之后，与电机相关联的主轴会机械地振铃。为了避免这种振铃的有害效应，在两次运动之间引入延迟以使得振铃停止或者至少减弱至可接受的程度。这些延迟的影响可能是实质性的，会在访问与电机相联的磁存储介质所需的时间上产生不希望的延迟。

因此，至少出于上述原因，在本技术领域中存在对控制直流电机的先进的系统和方法的需求。

发明内容

本发明涉及直流电机，尤其涉及用于相对于读/写头组件旋转磁存储介质的直流电机。

本发明的一些实施方式提供了直流电机控制器。所述直流电机控制器包括期间检测器，用于检测与具有多个相的直流电机相关的期间。对直流电机的操作包括按照多个换流状态在多个相中感应电流。上述换流状态包括至少第一换流状态和第二换流状态。上述控制器还包括单寄存器间隔发生器，可配置以执行至少两个功能：基于与直流电机期间产生定时间隔；以及提供上行/下行计数器。该控制器还包括初始换流状态控制器，该初始换流状态控制器用于初始化上行/下行计数器、按照第一换流状态在多个相中感应电流、以及直到在第一换流状态中电流达到阈值为止递增上行/下行计数器。此外，初始换流状态控制器用于按照第二换流状态在多个相中感应电流，并直到在第二换流状态下电流达到阈值为止递减上行/下行计数器。由递增然后递减上行/下行计数器所取得的符号位被存储并用于确定所期望的初始换流状态。

在上述实施方式的某些情况中，直流电机具有至少三个相和至少六个换流状态。前面讨论过的第一和第二换流状态作为第一换流状态对。另外四个换流状态(即第三换流状态、第四换流状态、第五换流状态和第六换流状态)视作另外两个换流状态对(即第二换流状态对包括第三换流状态和第四换流状态，第三换流状态对包括第五换流状态和第六换流状态)。需要指出的是，用于确定位置的状态对不必与用于驱动电机的状态对和/或者序列相对应。在此情况下，前面讨论过的符号位为与第一换流状态相关的第一符号位。初始换流状态控制器还可以用来初始化上行/下行计数器，按照第三换流状态在多个相中感应电流，并在第三换流状态中直到电流达到阈值为止递增上行/下行计数器；按照第四换流状态在多个相中感应电流，并在第四换流状态中直到电流达到阈值为止递减上行/下行计数器。符号位于是被存储作为与第二换流状态对相关的第二符号位。此外，初始换流状态控制器可用于初始化上行/下行计数器，按照第五换流状态在多个相中感应电流，并在第五换流状态中直到电流达到阈值为止递增上行/下行计数器；按照第六换流状态在多个相中感应电流，并在第六换流状态中直到电流达到阈值为止递减上行/下行计数器。符号位于是被存储作为与第三换流状态对相关的第三符号位。所取得的三个符号位被存储并用于确定所期望的初始换流状态。

在具体情况下，上述控制器包括符号位寄存器。在此情况下，三个符号位被配置为符号位寄存器中的三比特数组；且确定期望的初始换流状态包括对该三比特数组进行解码。确定期望的换流状态可以包括确定当前换流状态，并选择期望的初始换流状态比当前换流状态落后一个或者两个换流状态。