硬盘驱动器的电路结构及启动过程

 

硬盘工作原理——硬盘驱动器的电路结构及启动过程由灵犀数据恢复发布。

• 硬盘驱动器的电路结构

硬盘的启动过程是在硬盘驱动电路板的控制下实现的，下图为硬盘驱动器的电路结构示意图：

硬盘驱动器的电路结构图

 

 

• 硬盘的启动步骤

硬盘的微处理器采用RISC架构，当加电硬盘的Reset电路向微处理器发出Reset信号，使微处理器执行ROM中的自检程序，清空存储器和磁盘控制器及其他连接到内部数据总线的可编程芯片工作数据区，然后微处理器检查硬盘运转时使用的内部信号，如果没有发现紧急警告，就启动主轴电机。

接下来一步是硬盘内部测试，检查数据缓冲RAM，磁盘控制器和输入微处理器的信号状态，之后微处理器开始分析脉冲信号，直到主轴电机达到规定的转速。当电机达到规定的转速后，微处理器就开始操作定位电路和磁盘控制器，将磁头移动到固件数据区，并将固件载入到RAM中以供进一步操作。最后微处理器切换到准备就绪状态，并等待计算机主机命令。由于不同品牌、不同型号的硬盘，其硬件结构与启动程序各有不同，其启动过程略有不同。如图，为希捷硬盘的启动流程。  

希捷硬盘的启动流程

 

 

• 主轴电机的启动过程

主轴电机由电机控制器控制三相电机的运转，它由硬盘微处理器控制。，主轴电机的运转有三种模式，即启动模式、加速模式和稳定模式。首先分析一下启动模式，加电后一个reset信号被发送到微处理器,对主轴电机控制器初始化内部寄存器，硬盘微处理器产生相位切换信号，主轴电机低速旋转产生感应电动势（EMF），磁盘微处理器检测到自感应电动势，并根据此信号控制电机转速。在加速模式下，微处理器加快相位切换并测量主轴电机的转速，在磁头从启停区移出后，硬盘电路使用伺服标记跟踪并控制主轴电机的转速及稳定性。

硬盘主轴电机稳速电路框图

• 磁头的定位过程

音圈控制器产生控制电流与移动位置调节，并使磁头定位于指定的磁道上。电流值由微处理器根据磁头位置与相关磁道的数字误差信号（位置误差信号或PES）来计算。电流值以数字形式传递给微处理器，计算后发回模拟信号并被放大后提供给音圈电机。音圈电机是线性电机，可以直接驱动磁头做直线运动。整个驱动定位系统是一个带有速度和位置反馈的闭环调节自动控制系统，驱动速度快且定位精度高。

硬盘的磁头定位驱动系统在工作时各部分作用如下：

1)      位置检测电路检出磁头当前所在位置。

2)      由控制器送来要求磁头寻找的目标磁道位置。

3)      用逻辑电路求出目标位置与磁头当前所在位置的差值。

4)      模拟控制电路根据差值及磁头现在运行速度求出磁头运行方向和速度。

5)      功率放大器把信号放大为驱动磁头运动的电流。

6)      音圈电机推动磁头臂到预定位置。

为使磁头快速、精确的定位，磁头定位系统必须采用四环控制方式。除了有电机驱动系统外，还有位置检测系统，速度控制系统反馈磁头当前所在位置及运动速度，根据磁头当前位置和目标位置的差值控制磁头运动的速度和方向，以快速、精确定位目标磁道。硬盘寻道定位检测采用的是嵌入式伺服检测，这就要求磁头既能读取数据，又能读取磁道伺服信息。

 

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