[发明专利]读/写磁头加热器中基于恒定功耗的磁盘驱动飞高控制

说明书

技术领域

【0001】本发明涉及磁存储介质驱动器的控制电路领域，更具体地，涉及这些驱动器中包含读/写磁头加热器的飞高控制电路。

背景技术

【0002】高性能而又较廉价的电子系统的持续发展很大程度上得益于非易失性数据存储技术的进步。当然，用于非易失性数据存贮的“主力(workhorse)”技术一直是磁盘驱动器。磁盘驱动器在电子系统中得到广泛应用，包括大型网络服务器，桌面工作站，便携式电脑，甚至诸如便携式数字音频播放器的现代手持设备中。

【0003】正如本领域众所周知，近年来传统的磁盘驱动器在每兆位成本减少的情况下，容量得到显著增加。这一容量增加与数据可以存储在磁盘媒介中的密度的提高直接相关。磁盘驱动器技术的进步减少了可靠且可提取地沿磁盘表面的一个磁轨存储一个比特所需的表面面积，也减少了相邻磁轨之间的间距。每个存储单元的活动磁盘表面面积的减少很大程度上已经通过磁感应器的大小和精度的相应较少得以实现，此磁感应器影响磁盘驱动器的读/写操作。

【0004】在传统的磁盘驱动器中，所存数据的读和写是通过近磁场(near-field)的磁化过程进行的。为了写入数据，磁盘表面的铁磁区域通过施加很靠近磁盘表面的磁场选被择性地定向。一种传统类型的写传感器，或“磁头”，是众所周知的感应式写入器，其包括一块带有间隙的电磁铁，以便可以将其放置在磁盘表面附近。电磁铁被选择性地通电以便在间隙中建立足够强的磁场以在磁盘表面地址位置来定义所希望极性的磁场转变模式。通过检测由这些磁转变模式建立的磁场的极性来从磁盘读取数据。传统的读传感器包括由电磁铁组成(可能使用同样的电磁铁写入数据)的感应头，其中由磁盘表面的磁场感应出电流。最近，磁阻(MR)读磁头具有随着磁场的极性而变化的电阻，已经开始流行起来。

【0005】在现代磁盘驱动器中，读/写磁头安装在磁头悬架组件(HGA)悬架末端的滑块内。柔性HGA悬架附着在激励器上，激励器包括所谓的“音圈”马达，“音圈”马达将磁头固定在磁盘表面所希望的径向位置上。旋转磁盘表面和滑块之间的相对运动在滑块上产生一个举升力(lifting force)，建立了滑块滑过磁盘表面的气垫面(ABS)。典型地，磁头位于滑块的后缘(trailing edge)，后缘一般比滑块的前缘更靠近磁盘表面。

【0006】与这些近磁场机构相连，当磁换能器(读/写磁头)和磁化的磁盘表面之间的距离减小时，磁场强度呈指数级增加。因为所存数据的信号强度依赖于磁场强度，所以对于一给定位误差率(BER)，磁盘表面每单位面积的数据存储密度较强地依赖于磁头和磁盘表面之间的距离。因此，由读/写磁头和磁盘表面之间的气垫面(ABS)维持的间隔，即本领域所指的磁头“飞高(fly height)”，是磁盘数据容量中的一个重要参数。在现代常规的磁盘驱动器中，飞高的意思类似于几纳米的数量级，这使得能通过现代磁盘驱动器获得非常高的数据密度。

【0007】然而，低的飞高往往增加磁盘表面和读-写磁头的磨损。在极低的飞高情况下，磁盘表面相当小的凸凹不平可能引起滑块和磁盘表面之间的接触，耗尽并分解润滑油，导致滑块和磁盘表面都受磨损，并产生源于磨损颗粒的污染物，在某些情况下，导致磁头粘附在与磁盘表面相接触的位置。

【0008】磁盘驱动制造商因此面临着，在决定读/写磁头所希望的飞高时，一方面是磁盘驱动器耐用性，另一方面是数据密度和BER之间的折中。能够控制飞高的精度因此是在磁盘驱动器可靠性约束范围内，最大化数据密度并最小化BER的重要因素。

【0009】尤其在最近几年，飞高很大程度上依赖于感应写磁头的磁极温度。已知通过感应写磁头传导的写入电流导致电阻变热，并因此使读/写磁头的磁极热膨胀，一般从滑块向磁盘表面凸起的电磁磁极中很明显。现代磁盘驱动器利用写磁头磁极的热膨胀获得低的飞高，并控制飞高。在这点上，众所周知磁盘驱动器读/写磁头的滑块内包括用作电阻加热器的电阻，以便电磁磁极的热膨胀致使(电阻)凸向磁盘表面，减小飞高。美国专利第5,991,113号描述了这样一个电阻加热器的示例。

【0010】作为进一步的背景，美国专利申请公开第US2005/0105204号描述了一种飞高控制器，其在进行读和写操作时，施加不同的驱动级别到电阻加热器上。这些不同的加热器驱动级别考虑了相对于在读操作期间传导通过磁头的电流，在写操作期间驱动感应写磁头的电流的增加，从而使滑块的加热增加。