控制信息存储盘的集成电路制造技术

一种通过三条支路Ｕ、Ｖ、Ｗ为盘驱动马达提供能量的电路，每条支路包括两个串联的开关元件（Ｓ１－Ｓ６），该电路通过每条都包括两个开关元件（Ｓ７－Ｓ１０）的两条支路（Ｐ、Ｎ）对使读写头位移的致动器提供能量，该电路包括隔离部件（Ｓ１１、Ｓ１２），以便在切断电源期间允许由作为发电机工作的驱动马达产生的能量使头退回到安全位置，隔离部件Ｓ１１连接在第一电源端（Ａ１）和支路Ｕ、Ｖ的连接端之间，隔离部件Ｓ１２连接在第二电源端（Ａ２）和支路Ｗ、Ｎ的连接端之间。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制包括旋转盘的信息存储装置的集成电路，根据电源电压和基准电压，电路对为盘提供旋转驱动的三相无刷马达进行相位顺序控制，并控制使盘的读写头运动的致动器的位置，电路包括沿半导体芯片(上面集成了所述电路)的四周排列的多个功率开关元件，这些元件是这样排列的，以便形成三条支路U、V、W，每条支路包括两个串联的开关元件，通过这些支路的所述元件之间的中间节点向驱动马达的每相提供能量，以及两条支路P和N，每条支路包括两个串联的开关元件，通过这些支路的所述元件之间的中间节点向头致动器提供能量，该电路还包括至少一个连接在电源电压和开关元件的一条支路之间的隔离部件，以便在切断电源电压的情况下，使头退回到一个安全的位置，那时头致动器是通过由盘驱动马达产生的电能为其提供能量的。从R.K.Williams等人的题为“具有新颖的头退回特征的全集成HDD功率IC”一文(IEEE目录号94CH3377-9)中可了解到旨在控制硬盘马达电源的一种集成电路，该文是1994年5月31日至6月2日在瑞士Davos召开的功率半导体器件和集成电路第六届国际会议的报告的第8章第8.4节。这篇文章非常具体地描述了用5V电源电压工作的控制电路。集成电路形式的控制电路能够简化存储装置的结构，改进其性能，并减小尺寸和降低成本。对带有旋转盘如磁盘或光扫描盘的信息存储装置的技术改进集中在提高盘的旋转速度，以便提高存储或读出数据的数据传输率上，并且集中在缩短头到达其操作位置所需的时间上。因此，装置的电源控制应能够提供通常是大约一安培的较大的峰值电流。为了减小功耗，应设计控制电路使其最大限度地减小与装置的电动机电源串联的不需要的电阻。这些不需要的电阻包括所用的功率晶体管的内阻和集成电路的内部连接点的电阻。导线引导到接触座，接触座与电路外壳带的细插头相连，由于这一切很长，所以它们的电阻不可忽略，而应将其最大限度地减小。因此必须将功率开关元件排列在接触座的附近，结果也就是半导体芯片的四周。本专利技术的目的是提供一种控制电路，鉴于减小不需要的寄生电阻，电路中所有功率开关元件都可以以最佳方式排列。具体地说，该电路应以这样的方式来排列这些元件，即各条电源通路都不应具有明显高于这些电源通路中的任何其它一条的电阻。本专利技术提供的具体电路能够使这些要求最大程度地得到满足。根据开始段落中确定的本专利技术的集成电路，其特征在于作为隔离部件的第十一开关元件连接在第一电源端和两条支路U和V的连接端之间，作为隔离部件的第十二开关元件连接在第二电源端和支路W的一端之间，支路W已经与支路N的一端相连，第三电源端直接与剩余的支路P的一端相连，支路N的另一端和支路P的另一端一起与电路的基准端相连，所述支路U的另一端与电路的第一连接端相连，而支路V的另一端和支路W的另一端一起与电路的第二连接端相连，使其第一和第二连接端处于接近基准电压的电压上。本专利技术采用的隔离部件是在导通状态下具有低电阻的有源半导体开关元件， 因此能够使这些部件上的电压降减小。事实上，为了避免在头退回到安全位置期间出现不与那时处于零电压的电源线相连的情况，隔离部件是必不可少的。如上所述，希望利用产生在驱动马达绕组上的电动势在需要退回头时为头致动器提供能量。本专利技术的优越之处在于利用了这样的事实，头致动器的电源支路中的一条支路不需要隔离部件，即头退回到安全位置期间应提供基准电压的那一条支路。因此，从标以P的支路到称为第三电源端的电源端之间是直接连接。根据本专利技术，第二电源端既与称为支路N的致动器的另一电源支路相连，又与驱动马达的电源支路中的一条支路即支路W相连。这种结构使得功率开关元件能够不间断地沿半导体芯片的四周排列，这在以后将更详细地予以描述。在本专利技术的一个最佳实施例中，将第十一开关元件与支路U和V相连的节点与电路的第三连接端相连，将第十二开关元件与支路W和N相连的节点与电路的第四连接端相连，通过集成电路的外部连接将第四连接端与第三连接端相连。这样，通过作为隔离部件的两个并联的开关元件，从第一和第二电源端向相关支路并行输送电流。这种并行供电方式降低了并联元件所需的最大电流。如果需要，就有可能减小这些元件的尺寸。为了在头退回安全位置期间为头致动器提供能量，支路P应通过其中间节点提供等于基准电压的电压，这可以简单地通过使该支路的两个开关元件中的相应的一个元件导通而实现。另一方面，支路N应提供从作为发电机工作的驱动马达的绕组得到的电流。为此，导通命令可施加到与支路W的端部相邻的支路N的开关元件上。然而，取决于装置是处于正常操作状态还是处于电源切断后头退回阶段，所述元件需要采用两个不同的命令。因此，本专利技术的一种变形的优点是结构简单，在仅当退回头期间使附加的开关元件导通直到盘停止运动的命令的影响下，通过附加的开关元件的电流通路，将第十二开关元件与支路W和N的连接端相连的节点与支路N的元件之间的中间节点相连。虽然功率开关元件可以是不同的形式，但是它们最好由N沟道DMOS型晶体管构成。这是满足此类应用所提出的严格要求的最好的晶体管，特别是考虑到控制工作在12V下的装置时非导通状态下的电压稳定性和导通状态下的低电阻将更是如此。形成称为第十三晶体管的附加的开关元件的晶体管可以比已经提到的其它晶体管小，因为流经该晶体管的电流不太重要。在本专利技术的一种优异的变形中，可以得到盘驱动马达的制动功能，调整使第三晶体管导通的命令，以便在将头退回到安全位置所需的时间内，利用受控电压首先导通，这之后改变命令，使该晶体管处于极好的导通的状态。从以下结合附图所作的描述中可以清楚地看到本专利技术的其它特征、细节和优点，描述中提到的只是非限制性的实例，附图中附图说明图1是用以说明常规的信息存储装置的监视和电源控制电路的功能图；图2是本专利技术的电源控制集成电路的电路图；图3是图2电路的一部分，表示本专利技术的一种变形；以及图4是半导体芯片的平面图，表示对应于图2电路的功率开关元件布局的一个实际例子。现在参照图1简要地描述常规的信息存储装置的电源控制电路。通过推挽功率输出级，盘驱动马达2和使读写头运动的致动器3从例如12V的正电源线1获得电能。三相无刷型马达2的三相通过三条支路U、V和W得到电能，每条支路分别包括串联的两个开关元件S1、S2；S3、S4；S5、S6。形成支路U、V和W的元件之间的节点用参考字符Un、Vn和Wn表示。由支路U、V和W形成的功率输出级受驱动马达的模拟控制电路4控制，该电路通过连接21至26向开关元件S1至S6提供适合的控制信号，以便马达2达到给定转速。经三相公共的电阻RS1，相位偏置到基准电压10，该低阻值的电阻用来控制流经马达2的电流。经放大器7放大后，该电阻10的两端产生的电压被加到控制电路4的输入端8。通过另一个桥式功率输出级为头致动器3提供能量，该桥式功率输出级包括两条支路N和P，每条支路分别具有串联的两个开关元件S7、S8；S9、S10。形成支路N和P的元件之间的节点分别称为Nn和Pn。在这种情况下，致动器3直接偏置到基准电压10，这与电源电压1是相对的。这另一输出级受另一模拟电路控制，该电路称为头致动器控制电路5。通过连接27至30，该电路提供使头运动到所需位置的适合的命令信号，以便从盘中读数字信息或将数字信息写在盘上。插入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制包括旋转盘的信息存储装置的集成电路，根据电源电压和基准电压，电路对为盘提供旋转驱动的三相无刷马达进行相位顺序控制，并控制使盘的读写头运动的致动器的位置，电路包括沿半导体芯片（上面集成了所述电路）的四周排列的多个功率开关元件，这些元件是这样排列的，以便形成：三条支路Ｕ、Ｖ、Ｗ，每条支路包括两个串联的开关元件，通过这些支路的所述元件之间的中间节点向驱动马达的每相提供能量，以及两条支路Ｐ和Ｎ，每条支路包括两个串联的开关元件，通过这些支路的所述元件之间的中间节点向头致 动器提供能量，该电路还包括至少一个连接在电源电压和开关元件的一条支路之间的隔离部件，以便在切断电源电压的情况下，使头退回到一个安全的位置，那时头致动器是通过由盘驱动马达产生的电能为其提供能量的，其特征在于：作为隔离部件的第十一开关元 件连接在第一电源端和两条支路Ｕ和Ｖ的连接端之间，作为隔离部件的第十二开关元件连接在第二电源端和支路Ｗ的一端之间，支路Ｗ已经与支路Ｎ的一端相连，第三电源端直接与剩余的支路Ｐ的一端相连，支路Ｎ的另一端和支路Ｐ的另一端一起与电路的基准 端相连，所述支路Ｕ的另一端与电路的第一连接端相连，而支路Ｖ的另一端和支路Ｗ的另一端一起与电路的第二连接端相连，使其第一和第二连接端处于接近基准电压的电压上。...

【技术特征摘要】
FR 1995-7-19 95087341.一种控制包括旋转盘的信息存储装置的集成电路，根据电源电压和基准电压，电路对为盘提供旋转驱动的三相无刷马达进行相位顺序控制，并控制使盘的读写头运动的致动器的位置，电路包括沿半导体芯片(上面集成了所述电路)的四周排列的多个功率开关元件，这些元件是这样排列的，以便形成三条支路U、V、W，每条支路包括两个串联的开关元件，通过这些支路的所述元件之间的中间节点向驱动马达的每相提供能量，以及两条支路P和N，每条支路包括两个串联的开关元件，通过这些支路的所述元件之间的中间节点向头致动器提供能量，该电路还包括至少一个连接在电源电压和开关元件的一条支路之间的隔离部件，以便在切断电源电压的情况下，使头退回到一个安全的位置，那时头致动器是通过由盘驱动马达产生的电能为其提供能量的，其特征在于作为隔离部件的第十一开关元件连接在第一电源端和两条支路U和V的连接端之间，作为隔离部件的第十二开关元件连接在第二电源端和支路W的一端之间，支路W已经与支路N的一端相连，第三电源端直接与剩余的支路P的一端相连，支...

【专利技术属性】
技术研发人员：E赫蒙，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]