JPH02146988A - ボイスコイルモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気ディスク装置の磁気ヘッドの移動に用い
られるボイスコイルモータの制御を行なうボイスコイル
モータ制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、磁気ディスク装置における磁気ヘッドの移動は、
数個のヘッドを一体としてキャリッジに取付け、後方か
らアクチュエータで駆動することにより行なうようにな
っている。そして、上記駆動はボイスコイルモータ（Ｖ
ＣＭ）により行なわれ、トラックサーボで移動制御が行
なわれるようになっているｉ このような従来のボイスコイルモータの制御装置は、例
えば第３図に示すように構成されている。

今、図示しないサーボ回路からの誤差信号に応じた制御
電圧Ｖが抵抗Ｒ３ａおよびＲ３ｂのそれぞれ一端側に印
加され、この場合に、ｖ　＞　Ｖ　Ｒであればオペアン
プ２５ａの出力信号がトランジスタ２３ａのベースに供
給されることによりトランジスタ２３ａがオンにされる
。これによりトランジスタ２４ａがオンになるとともに
トランジスタ２２ｂがオフになる。一方、ｖ＞ＶＲであ
るのでオペアンプ２５ｂの出力がトランジスタ２３ｂの
ベースに供給されることによりトランジスタ２３ｂはオ
フにされる。これによりトランジスタ２４ｂがオフにな
るとともにトランジスタ２２ａがオンになる。これによ
り電流源抵抗Ｒｓには電流Ｉｓが流れる。この際、トラ
ンジスタ２４ａが飽和していなければ、上記電流Ｉｓの
略全てがボイスコイル２１を経由して流れ、ボイスコイ
ルモータを駆動する有効電流となり、この有効電流の流
れる方向と大きさとにより、磁気ヘッドを目標の位置に
移」するようになっている。

しかしながら、ボイスコイルモータを用いたアクチエー
タの移動制御にいては、加速時に最終ターゲット速度を
目標値として与えるため、サーボ回路により作成される
誤差電圧、つまり上記制御電圧Ｖが高くなり電流Ｉｓが
大きくなる。これにより、ボイスコイル２１での電圧降
下とボイスコイル２１に生じる逆起電力とによりトラン
ジスタ２４ａが不飽和状態を保つことが不可能となり、
電流増幅率で制御する領域をはずれてベース電流が大き
くなる。このベース電流はボイスコイル２１に流れない
ので、有効な働きをせず、無効電流として消費電力をい
たずらに大きくするだけで電力の浪費となっているとい
う欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記したようにボイスコイルを駆動するトラ
ンジスタが飽和状態となることにより無効電流が多量に
流れて参与奪消費電力が大きくなり、電力の浪費となっ
ているという欠点を解消するためになさ与たちので、無
効電流をなくして消費電力を小さくすることのできるボ
イスコイルモータ制御装置を提供することを目的とする
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のボイスコイルモー　夕制御装置は、ボイスコイ
ルモータを駆動するボイスコイルト、コのボイスコイル
の一端に接続され、外部がら供給される制御信号に従っ
て前記ボイスコイルに供給する電源電圧の投入・遮断を
行なう第１のトランジスタと、前記ボイスコイルの他端
に接続され、前記制御信号に応じた電圧を出力する第２
のトランジスタと、この第２のトランジスタの出力電圧
に応じて前記ボイスコイルに流れる電流を決定する電流
源抵抗とを具備し、前記制御信号が所定値になった際、
前記第１のトランジスタをオンにして前記ボイスコイル
に電源電圧を供給するとともに、前記制御信号に応じて
前記第２のトランジスタを動作させることにより前記電
流源抵抗に所定の電圧を印加し、この電圧に応じた電流
を前記電流源抵抗を介して前記ボイスコイルに流すこと
によりボイスコイルモータを制御するボイスコイルモー
タ制御装置において、 前記第２のトランジスタのコレクタとベースとの間に電
圧リミット回路を設け、前記第２のトランジスタのコレ
クタ電圧をベース電圧より高く維持することにより、前
記第２のトランジスタを不飽和状態で動作させることを
特徴とする。

（作用） 本発明は、電圧リミット回路を設けてボイスコイルを駆
動する第２のトランジスタを常に不飽和状態で動作させ
るようにしたので、無効電流が流れることがなく、消費
電力を小さくすることができる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。なお
、第３図で示した従来例と同一部分には同一符号を付し
て説明する。

第１図はボイスモータコイル制御装置としてのＶＣＭ駆
動回路の構成を示す回路図である。第２図は本発明に係
る磁気ディスク装置の部分的構成を示すブロック図であ
る。

ヘッド移動制御について、第２図に示すサーボ而サーボ
方式の磁気ディスク装置を用いて説明する。第２図にお
いて、キャリッジ１３はデータヘッド１．２　ａ及びサ
ーボヘッド］、　２　ｂを搭載しており、ボイスコイル
モー　タ（ＶＣＭ）１４の駆動力によりディスク１０の
半径方向へ移動する。データヘッド１２ａはディスク１
０のデータ面１０ａに対してデータのり一ド／ライトを
行なう磁気ヘッドである。サーボヘッド］、　Ｏｂはサ
ーボ面１０ｂに予め記録されたサーボ情報を再生するた
めの磁気ヘッドである。上記ディスク１０はスピンドル
モータ１１で回転されるようになっている。

ボイスコイルモータ１４は、ロータリ型のキャリッジ１
３を回転駆動さぜるためのモータであり、移動制御系に
より駆動制御される６移動制御系は、サーボ回路１３お
よびＶＣＭ駆動回路１５から成る。上記ＶＣＭ駆動回路
１５は、サーボ回路１３が生成する誤差信号に応じた制
御信号としての制御電圧（外部から供給される制御信号
）■により、後述するボイスコイル２１に流れる電流値
と電流の流れる方向とを制御している。

上記ＶＣＭ駆動回路１５は第１図に示すように構成され
る。すなわち、ボイスコイル２１は、そのコイルに流れ
る電流の方向および大きさに応じてボイスコイルモータ
１４を所定の方向へ所定の速度で移動させるものである
。このボイスコイル２１は、インダクタンスＬと抵抗「
とにより等測的に表すことができる。

トランジスタ（第１のトランジスタ）２２ａおよび２２
ｂは、それぞれ、上記ボイスコイル２１の一端側および
他端側に接続され、ボイスコイルモータ１．４へ供給す
る電源電圧ＶＣＣの遮断・投入を制御するスイッチとし
て作用するものである。

このトランジスタ２２ａおよび２２ｂのベースには、そ
れぞれ、抵抗Ｒ１ａおよびＲ２ａにより分圧された電圧
信号、およびＲｌｂおよびＲ２ｂにより分圧された電圧
信号が供給されるようになっており、これらの電圧信号
によりスイッチング動作を行なうようになっている。

トランジスタ（第２のトランジスタ）２３ａおよび２４
ａはオペアンプ２４ａの出力に従って動作し、トランジ
スタ（第２のトランジスタ）２３ｂおよび２４ｂはオペ
アンプ２５ｂの出力に従って動作することにより亀°流
源抵抗Ｒｓへ必要な電圧を印加するものである。上記オ
ペアンプ２５ａは、上記制御電圧■と比較電圧ＶＲとを
比較して結果を上記トランジスタ２３ａのベースに供給
するとともに、抵抗Ｒ３ａの一端に入力されるサーボ回
路１６からの制御電圧ＶをｒＲ４ａ／Ｒ３ａＪ倍して抵
抗Ｒｓに加えるものである。また、オペアンプ２５ｂは
抵抗Ｒ３ｂの一端に入力されるサーボ回路１６からの制
御電圧Ｖと比較電圧ＶＲとを比較して結果を上記トラン
ジスタ２３ｂのベースに供給するとともに、抵抗Ｒ３ｂ
の一端に入力されるサーボ回路１６からの制御電圧Ｖを
ｒＲ４ｂ、／Ｒ３ｂＪ倍して抵抗Ｒｓに加えるものであ
る。

抵抗Ｒ５ａはオペアンプ２５ａの入力オフセット７ＴＥ
圧をなくするために設けられるもので、オペアンプ２５
ａの反転入力端子（一端子）に電圧ＶＲを供給する。抵
抗Ｒ５ｂはオペアンプ２５ｂの入力オフセット電圧をな
くするために設けられるもので、オペアンプ２５ｂの非
反転入力端子（＋端子）に電圧ＶＲを供給ものである。

また、電圧リミット回路２６ａおよび２６ｂは、例えば
ツユナーダイオード等により構成されるもので、それぞ
れトランジスタ２４ａおよび２４ｂのベース電圧がコレ
クタ電圧の規定値以」二にならないように制御するもの
である。

上記構成において、サーボ回路１６からの制御電圧■に
よりトランジスタ２２ａｓ　２３ａ。

２４ａがオンにされ、トランジスタ２２ｂ１２３ｂ、２
４ｂがオフにされた際、トランジスタ２２ａ１ボイスコ
イル２１、トランジスタ２４ａ。

抵抗Ｒｓを順に介して電流が流れる。このとき、ボイス
コイル２１に流れる電流の方向はＣ方向となる。また、
上記制御電圧Ｖによりトランジスタ２２ｂ、２３ｂ、２
４ｂがオンにされ、トランジスタ２２　ａ　ｓ　２３　
ａ　１２４　ａがオフにされた際、トランジスタ２２ｂ
１ボイスコイル２１、トランジスタ２４ｂ１抵抗Ｒｓを
順に介して電流が流れる。このとき、ボイスコイル２１
に流れる電流の方向はｄ方向となる。

次に上記のような構成にお・いて動作を説明する。

すなわち、サーボ回路１３から移動制御に対応した誤差
信号である制御電圧ＶがＶＣＭ駆動回路１５に供給され
る。ＶＣＭ駆動回路１５はサーボ回路１３からの誤差信
号としての制御電圧Ｖを受取り、この制御電圧Ｖにより
ボイスコイル２１に流れる電流の方向と大きさとを制御
している。

例えば、上記サーボ回路１３からの誤差信号に応じた制
御電圧■が抵抗Ｒ３ａおよびＲ３ｂのそれぞれ一端側に
印加された場合に、もし、Ｖ〉ＶＲであればオペアンプ
２５ａの出力信号がトランジスタ２３ａのベースに供給
されることによりトランジスタ２３ａがオンにされる。

これによりトランジスタ２４ａがオンになるとともにト
ランジスタ２２ｂがオフななる。一方、ｖ＞ＶＲである
のでオペアンプ２５ｂの出力信号がトランジスタ２３ｂ
のベースに供給されることによりトランジスタ２３ｂが
オフにされる。これによりトランジスタ２４ｂがオフに
なるとともにトランジスタ２２ａがオンになる。

以上の。ようにトランジスタ２２　ａ　ｓ　２３　ａ　
％２４ａがオンにされ、トランジスタ２２ｂ１２３ｂ、
２４ｂがオフにされることにより抵抗Ｒｓには、ｒｖ−
Ｒ４ａ／Ｒ３ａＪの電圧が印加される。これにより、抵
抗Ｒｓに流れる電流Ｉｓは、ｒ　Ｉ　ｓ　−（ｖ−Ｒ４
ａ　／　Ｒ３ａ　）　／　Ｒｓ　Ｊとなる。この際、ト
ランジスタ２４ａが飽和していなければ、上記電流Ｉｓ
のほぼ全てが上記ボイスコイル２１およびトランジスタ
２４ａを経由して流れ、ボイスコイルモータ１４を駆動
する有効電流となる。

しかしながら、上記制御電圧Ｖが高くなり電流Ｉｓが大
きくなると、ボイスコイル２１での電圧降下「Ｉｓ＊ｒ
Ｊと、ボイスコイル２１に生じる逆起電力Ｖｅｍｆ’と
によりトランジスタ２４ａが不飽和状態を保つ響とが不
可能となり、電流増幅率で制御する領域をはずれてしま
い、ベース電流が大きくなる。このベース電流はボイス
コイル２１には流れないので有効な働きをせず、消費電
力をいたずらに大きくするだけである。この現象を電圧
的に見てみると、不飽和類・域では、コレクターベース
間が逆バイアスとなっていたものが、飽和領域では順方
向バイアスとなる。すなわち、トランジスタ２４ａでは
、コレクタ電圧がベース電圧より低くなり、障壁電圧を
越えると、飽和現象が生じる。

そこで、電圧リミット回路２６ａとしてのツェナーダイ
オード２６ａを、図示するように上記トランジスタ２４
ａのコレクターベース間に接続し、トランジスタ２４ａ
のコレクタ電圧がベース電圧より低くならないように制
御する。これにより、制御電圧Ｖが高くなった場合でも
抵抗Ｒｓに印加される電圧はトランジスタ２４ａを飽和
させることのない値に制限される。これによりトランジ
スタ２３ａのベースに無効電流が流れることもなく、し
たがって、消費電力を小さくすることができるものとな
っている。

また、上記サーボ回路１３からの誤差信号に応じた制御
電圧Ｖが抵抗Ｒ３ａおよびＲ３ｂのそれぞれ一端側に印
加された場合に、もし、ｖ＜ＶＲであればトランジスタ
２３ｂがオンにされることにより、トランジスタ２４ｂ
がオンになるとともにトランジスタ２２ａがオフなる。

また、トランジスタ２３ａがオフにされることにより、
トランジスタ２４ａがオフになるとともにトランジスタ
２２ｂがオンになる。この状態では、ボイスコイル２１
を流れる電流が図示矢印ｄ方向になり、左右対象に構成
された上記ＶＣＭ駆動回路中の、上記動作の説明で能動
的に作用した回路と反対側の回路が能動的に作用するこ
とを除けば、その動作は同じであるので説明を省略する
。

上記したように、電圧リミット回路２６ａ１２６ｂを設
けてボイスコイル２１を駆動するトランジスタ２４　ａ
、２４　ｂを常に不飽和状態で動作させるようにしたの
で、無効電流が流れることがなく、消費電力を小さくす
ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、無効電流をなくし
て消費電力を小さくすることのできるボイスコイルモー
タ制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のボイスコイルモタ制御装置の
構成を示す工旦下孕図、第２図は同実施例における磁気
ディスク装置の部分的構成を示すブロック図、第３図は
従来のボイスコイルモータ制御装置の構成を示すチ旧碑
４図である。 １４・・・ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）　、１５・・
・ＶＣＭ駆動回路、１６・・・サーボ回路、２１・・・
ボイスコイル、２２ａ、２２ｂ・・・トランジスタ（第
１のトランジスタ）　、２３ａ、２３ｂ、２４ａ。 ２４ｂ・・・トランジスタ（第２のトランジスタ）、２
５ａ、２５ｂ−・・オペアンプ、２６ａ、２６ｂ−・・
電圧リミット回路、Ｒｓ・・・電流源抵抗、Ｖｃｅ・・
・電源電圧、■・・・制御電圧（制御信号）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ボイスコイルモータを駆動するボイスコイルと、 このボイスコイルの一端に接続され、外部から供給され
   る制御信号に従って前記ボイスコイルに供給する電源電
   圧の投入・遮断を行なう第１のトランジスタと、 前記ボイスコイルの他端に接続され、前記制御信号に応
   じた電圧を出力する第２のトランジスタと、 この第２のトランジスタの出力電圧に応じて前記ボイス
   コイルに流れる電流を決定する電流源抵抗とを具備し、 前記制御信号が所定値になった際、前記第１のトランジ
   スタをオンにして前記ボイスコイルに電源電圧を供給す
   るとともに、前記制御信号に応じて前記第２のトランジ
   スタを動作させることにより前記電流源抵抗に所定の電
   圧を印加し、この電圧に応じた電流を前記電流源抵抗を
   介して前記ボイスコイルに流すことによりボイスコイル
   モータを制御するボイスコイルモータ制御装置において
   、前記第２のトランジスタのコレクタとベースとの間に
   電圧リミット回路を設け、 前記第２のトランジスタのコレクタ電圧をベース電圧よ
   り高く維持することにより、前記第２のトランジスタを
   不飽和状態で動作させることを特徴とするボイスコイル
   モータ制御装置。