大功率激光二極管脈沖電源設(shè)計(jì)

大功率激光二極管脈沖電源設(shè)計(jì)摘要隨著激光二極管的工作特性不斷改善和增強(qiáng)，已經(jīng)逐漸應(yīng)用于國(guó)防、科研、醫(yī)療、加工等各個(gè)領(lǐng)域，并且起著其他激光器無(wú)可替代的作用，成為了各國(guó)研究的熱點(diǎn)。而激光二極管脈沖驅(qū)動(dòng)電源負(fù)責(zé)整個(gè)電路的驅(qū)動(dòng)、控制和保護(hù)激光二極管的作用，并且決定了激光二極管系統(tǒng)穩(wěn)定性等多方面的重要技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于激光二極管的輸出特性有著重要影響。介紹了論文的研究背景和研究意義，通過(guò)了解分析LD驅(qū)動(dòng)電源的工作原理，并根據(jù)其對(duì)于功率的要求，確定了脈沖電源的設(shè)計(jì)方案和采用了功率MOSFET作為電源模塊，使其能夠?qū)崿F(xiàn)90％的電源效率，同時(shí)兼具高輸出電流和低占空比。采用電流反饋控制原理，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)調(diào)控脈沖電流幅度、脈寬等，同時(shí)采用保護(hù)電路，使大功率激光二極管可以有效抑制浪涌沖擊電流，保證其工作效率且增強(qiáng)負(fù)載適應(yīng)性。關(guān)鍵詞：大功率激光二極管；驅(qū)動(dòng)電路；激光電源DesignofHigh-PowerLaserDiodePulsePowerSupplyAbstractWiththecontinuousimprovementandenhancementoftheworkingcharacteristicsoflaserdiodes,ithasgraduallybeenusedinvariousfieldssuchasnationaldefense,scientificresearch,medicaltreatment,processing,andotherlasersareirreplaceable.Rolehasbecomeahottopicinvariouscountries.Thelaserdiodepulsedrivepowerisresponsibleforthedriving,controlandprotectionoftheentirecircuit.Italsodeterminesthestabilityofthelaserdiodesystemandotherimportanttechnologies,whichhaveimportanteffectsontheoutputcharacteristicsofthelaserdiode.Themaincontentsofthisarticleinclude:introducingtheresearchbackgroundandsignificanceofthepaper.ByunderstandingandanalyzingtheworkingprincipleoftheLDdrivepowersupply,andaccordingtoitspowerrequirements,thedesignofthepulsepowersupplyandtheuseofpowerMOSFETasthepowermodulearedeterminedItcanachieveapowerefficiencyof90%whilehavingahighoutputcurrentandalowdutycycle.Theprincipleofcurrentfeedbackcontrolisusedtoachieveprecisecontrolofpulsecurrentamplitudeandpulsewidth.Atthesametime,aprotectioncircuitisusedtoenablehigh-powerlaserdiodestoeffectivelysuppresssurgesurgecurrent,ensureitsworkingefficiencyandenhanceloadadaptability.Keywords:High-powerlaserdiode;Drivecircuit;Laserpower目錄1前言 11.1本設(shè)計(jì)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 11.2本設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問(wèn)題 21.3本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)題 32原理分析 42.1電源結(jié)構(gòu)與功率計(jì)算 42.2效率計(jì)算 52.3電感的選擇計(jì)算 62.4關(guān)鍵元器件的選擇與計(jì)算 73系統(tǒng)設(shè)計(jì) 83.1控制器 83.2電源模塊 83.3電壓電平轉(zhuǎn)換模塊 103.4反饋模塊 113.5LC濾波電路 123.6保護(hù)電路 124硬件設(shè)計(jì) 144.1各部分PCB板設(shè)計(jì)圖 144.2PCB設(shè)計(jì)信號(hào)完整性原則 154.3大功率與小信號(hào)混合設(shè)計(jì)電路板的注意方法 165結(jié)論 17參考文獻(xiàn) 18謝辭 19附錄 20大功率激光二極管脈沖電源設(shè)計(jì)原理圖 20圖表目錄圖目錄TOC\h\z\c"圖"圖1激光二極管結(jié)構(gòu)圖 1圖2大功率激光二極管脈沖電源系統(tǒng)框圖 4圖3電路簡(jiǎn)化模型 5圖4串并聯(lián)拓?fù)鋱D 7圖5TPS2559限流配電開(kāi)關(guān) 8圖6標(biāo)準(zhǔn)型TTL與非門(mén)電路 9圖7外部有源有源泄放電路 9圖8電壓電平轉(zhuǎn)換模塊 10圖9分壓器等效電路圖 11圖10PCB設(shè)計(jì)流程圖 16表目錄TOC\h\z\c"表"表1國(guó)內(nèi)外大功率激光二極管脈沖電源參數(shù)指標(biāo) 2表2串并聯(lián)拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)比 7PAGE11前言1.1本設(shè)計(jì)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求20世紀(jì)60年代以來(lái)，因其工作物質(zhì)為半導(dǎo)體材料的性質(zhì)，激光二極管又常被稱為半導(dǎo)體激光器(LD)。LD具有小體積、高效率、使用時(shí)間長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸廣泛應(yīng)用于激光通信、激光雷達(dá)、高速攝影、激光測(cè)距，三維成像等領(lǐng)域[1]。而20世紀(jì)90年代以后，應(yīng)用于電力電子等技術(shù)的激光二極管輸出功率顯著增加且其輸出光功率與輸入電流多為線性關(guān)系，因而激光二極管通過(guò)模擬或數(shù)字電流代替調(diào)制器直接調(diào)節(jié)發(fā)射光的強(qiáng)弱，同時(shí)GTR和中小電流的晶閘管已經(jīng)完全可以被功率MOSFET和IGBT替代，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源高頻化也因LD和MOSFET同步整流開(kāi)發(fā)技術(shù)有了新的可能，顯著的降低了成本，同時(shí)提高了可靠性，也為研制大功率低電壓輸出的開(kāi)關(guān)電源創(chuàng)造了條件。激光二極管是通過(guò)一定的激勵(lì)方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)能級(jí)之間，實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí)便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。激光二極管主要有三種激勵(lì)方式：電注入式、電子束激勵(lì)和光泵浦激勵(lì)式。大多數(shù)采用的是電注入式，在激活區(qū)中通過(guò)同質(zhì)或異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方式注入大量過(guò)剩載流子再形成粒子反轉(zhuǎn)，由于容易實(shí)現(xiàn)電流直接調(diào)制輸出，這類激光器也因此成為目前使用最為廣泛的一種激光二極管。在民用方面，激光二極管可應(yīng)用于激光測(cè)距，飛行相機(jī)，激光醫(yī)療等多方面；在工業(yè)方面，激光二極管由于其高穩(wěn)定性和高效能，常被應(yīng)用在高頻電路板的加工上，增加其精確性和可靠性；而在軍事領(lǐng)域，由于其工作效率高，易調(diào)制等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于激光制導(dǎo)等領(lǐng)域，激光探測(cè)，激光模擬等技術(shù)也取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。 圖SEQ圖\*ARABIC1激光二極管結(jié)構(gòu)圖激光二極管脈沖電源的性能好壞直接影響了LD輸出光功率的穩(wěn)定性、使用壽命和工作可靠性，同時(shí)激光二極管又是電流驅(qū)動(dòng)器件，對(duì)輸出光特性的影響是十分重要的，且由于其激光過(guò)程固有的高速特性，激光電流的直接調(diào)制是激光功率高速輸出調(diào)制的一種方法，這也意味著需要使用高速電流驅(qū)動(dòng)器件。早期由于激光二極管的輸出功率不大，與之配套的驅(qū)動(dòng)電源大多采用傳統(tǒng)線性直流電源，因?yàn)榫€性電源輸出電壓電流波紋小，穩(wěn)定度高[2]。然而近些年，由于激光二極管輸出功率顯著增加，流經(jīng)MOSFET的電流較大且管壓降不可忽略，導(dǎo)致MOSFET損耗增加，電源效率降低，然而激光二極管對(duì)其脈沖驅(qū)動(dòng)電源的要求變高，故本設(shè)計(jì)采用開(kāi)關(guān)電源，與線性電源相比電源效率更高。同時(shí)工作溫度或者輸出的電壓/電流波形質(zhì)量不高，缺乏快速過(guò)壓保護(hù)等，都有可能影響激光器輸出光功率不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致輸出波長(zhǎng)發(fā)生漂移，激光器泵浦效率降低，因此大功率激光二極管脈沖電源設(shè)計(jì)十分重要。1.2本設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問(wèn)題目前，國(guó)外對(duì)于激光二極管脈沖電源的研究相對(duì)較成熟，根據(jù)表1數(shù)據(jù)對(duì)比，Thorlabs公司、TexasInstruments公司、Wavelength等公司對(duì)于LD驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究均處于領(lǐng)先地位，這些公司的產(chǎn)品大多數(shù)是針對(duì)激光二極管的供電電源，其不僅配套了成熟的保護(hù)功能等且電流已經(jīng)可以從250mA上升到數(shù)百安培不等，溫度穩(wěn)定性最好可達(dá)到0.0009℃，但是電源轉(zhuǎn)換效率不明確且價(jià)格昂貴。相對(duì)于國(guó)外的研究，我國(guó)在激光二極管脈沖電源的研究比較晚，并且大多數(shù)是在國(guó)外現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。近些年來(lái)，盡管精度、穩(wěn)定性、可靠性等各個(gè)方面還存在不足，但通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分模塊化，從而研制出多種綜合型半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)裝置。針對(duì)大功率激光二極管脈沖電源的設(shè)計(jì)相對(duì)比較空白，由于傳統(tǒng)線性電源效率低，體積大，不適合大功率場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)電源就逐漸成為大功率激光二極管脈沖電源的主要設(shè)計(jì)方式，但其存在輸出波紋大較大，整機(jī)效率偏低，體積重量較大等問(wèn)題。表SEQ表\*ARABIC1國(guó)內(nèi)外大功率激光二極管脈沖電源參數(shù)指標(biāo)公司NewportLuminaPower上海技馳北京TGK國(guó)家美國(guó)德國(guó)中國(guó)中國(guó)產(chǎn)品系列LDX-36000LDD6000PDATNZ技術(shù)指標(biāo)輸出功率3kW6kW15kW200W驅(qū)動(dòng)電壓12V24V100VAC220V±20%輸出電流125A250A150A0.3~40A電流波紋60mA0.5％0.1％0.1％續(xù)表1轉(zhuǎn)換效率500Hz84％85%保護(hù)功能①過(guò)流保護(hù)②過(guò)壓保護(hù)③緩啟動(dòng)④快速檢錯(cuò)⑤故障過(guò)沖保護(hù)①過(guò)流保護(hù)②過(guò)壓保護(hù)③Rise/fallTime≥10ms①過(guò)流保護(hù)②過(guò)壓保護(hù)③過(guò)熱保護(hù)①過(guò)流保護(hù)②過(guò)壓保護(hù)③過(guò)溫保護(hù)售價(jià)899002000058801.3本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)題本設(shè)計(jì)通過(guò)系統(tǒng)地分析影響激光二極管穩(wěn)定性的主要因素，設(shè)計(jì)出了脈沖穩(wěn)流可調(diào)控的高頻大電流脈沖電源。需要解決的主要問(wèn)題有：1)高頻大電流激光二極管脈沖電源PCB設(shè)計(jì)方法； 2)數(shù)字控制信號(hào)和大功率電流的數(shù)?；旌螾CB設(shè)計(jì)。2原理分析2.1電源結(jié)構(gòu)與功率計(jì)算本設(shè)計(jì)要求根據(jù)激光二極管的工作特性設(shè)計(jì)了一臺(tái)高性能的大功率激光二極管脈沖電源，且設(shè)計(jì)要求驅(qū)動(dòng)電源輸出電流連續(xù)可調(diào)，具有較低的電流波紋，其系統(tǒng)框圖如圖2所示，從圖中我們可看出脈沖電源由電源模塊、電壓電平轉(zhuǎn)換模塊、反饋模塊、濾波器級(jí)和保護(hù)電路等單元電路組成。電平轉(zhuǎn)換模塊將反饋出的電壓電流變輸出電路需要的穩(wěn)定直流電壓。同時(shí)通過(guò)兩個(gè)二極管相向連接后與負(fù)載電路并聯(lián)可對(duì)電路其靜電保護(hù)，過(guò)壓限制的作用，保護(hù)電路對(duì)輸入電壓和輸出電壓電流進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)整個(gè)驅(qū)動(dòng)電源工作狀態(tài)正常，電流源給出工作信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路輸出穩(wěn)定的脈沖電流給到LD，同時(shí)電流電壓輸出給到反饋模塊，再由電平轉(zhuǎn)換模塊控制、調(diào)節(jié)，同時(shí)控制器具有過(guò)溫?cái)嚯姷墓δ?，將激光二極管表面溫度控制在正常的預(yù)定的范圍內(nèi)。大功率激光二極管脈沖電源的工作流程為：電源輸入到控制器再到驅(qū)動(dòng)電路，再通過(guò)由三個(gè)MOSFET管組成的電源模塊，經(jīng)濾波器級(jí)，得出反饋電壓。反饋電壓輸入到反饋模塊，由電平轉(zhuǎn)換模塊控制調(diào)節(jié)分壓器，再輸出到控制器。保護(hù)電路模塊限制電源的浪涌沖擊，保證激光二極管不受外界的電干擾，同時(shí)減小電流波紋。反饋電壓經(jīng)軌至軌比較器，通過(guò)與基準(zhǔn)電壓比較，輸出經(jīng)異或門(mén)判斷高低電平，便于判斷電路是否需要短路保護(hù)。圖SEQ圖\*ARABIC2大功率激光二極管脈沖電源系統(tǒng)框圖將實(shí)際電路模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，如圖3所示表示實(shí)際電源與負(fù)載的連接。其中E為理想電壓源，Ri為電源內(nèi)阻，RL為負(fù)載。在理想的實(shí)際電源狀態(tài)下中，電壓源和其內(nèi)阻都是確定的，即由歐姆定律得：I0=EU0=E*R所以在理想狀態(tài)下，電源的輸出功率：P0=U0I0=R輸出功率:圖SEQ圖\*ARABIC圖SEQ圖\*ARABIC3電路簡(jiǎn)化模型其中，IIN是指輸入電源提供的平均電流或直流電流2.2效率計(jì)算轉(zhuǎn)換效率一直是電源最重要的技術(shù)指標(biāo)，通常被定義為： η=P通常將期望η=1即轉(zhuǎn)換效率為100％的電源器稱為理想轉(zhuǎn)換器。但在實(shí)際中,輸入電源的能量并不能完全轉(zhuǎn)化為供電源內(nèi)部元器件使用的有效能量，造成這一現(xiàn)象的原因主要是電路中的各種功耗，PIN-PO的差值就是功率損耗P損，通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算可得到，用輸出功率表示的損耗： P損=PIN-PO P損=P0η P損=PO*1-η用輸入功率表示，可以得到： P損=PIN*(1-η)因此，由于開(kāi)關(guān)損耗、與電容有關(guān)的損耗等，電源轉(zhuǎn)換效率在實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算公式如下： 電源轉(zhuǎn)換效率=電源為元器件所提供的即時(shí)輸出功率輸入電源的即時(shí)功率*100 以上所說(shuō)，表明為了獲得高效率的轉(zhuǎn)換，必須了解各元器件特點(diǎn)，盡可能減小電路中所產(chǎn)生的損耗，通過(guò)優(yōu)化電路等方法保證電源高效率工作。2.3電感的選擇計(jì)算電感是開(kāi)關(guān)電源中重要的組成部分，常與電容一起用做濾波電路。電感的選擇不僅對(duì)電源的整體性能和體積起決定性作用，且影響著其他相關(guān)功率器件的選擇。在進(jìn)行電感的選擇與計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮到以下幾個(gè)方面：由于電流斷續(xù)將會(huì)引起實(shí)際不可能發(fā)生的能量斷續(xù)現(xiàn)象，所以電感上的電流必須是連續(xù)的，否則將會(huì)出現(xiàn)電流階躍即巨大尖峰電壓，這可能會(huì)危害開(kāi)關(guān)器件。由電感電流的變化與電感兩端的電壓關(guān)系：V=LdIdt可得ΔI=VΔtL。由上述關(guān)系式，紋波電流的大小ΔI與電感值和伏秒數(shù)有關(guān)。伏秒數(shù)由電感兩端的電壓以及其所作用的時(shí)間決定，同時(shí)作用時(shí)間由輸入/輸出電壓(占空比)以及開(kāi)關(guān)頻率來(lái)決定電感是磁性元件，在實(shí)際工作中，由于受磁心損耗的影響，電感的溫度也會(huì)隨之改變。而磁心損耗僅由電感的交流電流有關(guān)。同時(shí)電感的溫度還與峰值電流有關(guān)，峰值電流對(duì)于保證電感不飽和是很重要的，不僅是熱量積累和溫度上升的根源，同時(shí)也是能夠瞬時(shí)破壞開(kāi)關(guān)的潛在因素。且磁性元件自然有磁飽和的問(wèn)題，這將影響電感的限流能力，從而可能導(dǎo)致很大的電流流過(guò)開(kāi)關(guān)管。峰值電流的計(jì)算公式如下： I=IAC+IDC=ΔI2+I其中，IAC,IDC,IL分別為直流電流，交流電流，平均電流電感的選擇計(jì)算還需要考慮電流紋波率r，因?yàn)槠溆绊懼β势骷倪x擇，電流應(yīng)力，損耗以及成本。r是電感電流的交流分量與其相應(yīng)直流分量的比值，即r=ΔIIL其中，Et為導(dǎo)通和關(guān)斷期間開(kāi)關(guān)管給到電感的伏微秒數(shù)，LH表示以μH為單位的電感由上述可以得出由r表示L的公式： L=Et即由于電源中所需的電感量取決于所用的開(kāi)關(guān)頻率、電路拓?fù)漕愋偷?，而任何?chǎng)合r值的選擇都應(yīng)在0.3-0.5。所以，可以通過(guò)確定r值確定電感值。由上述對(duì)電感器選擇幾點(diǎn)要求，可以在電路中添加緩沖電路以減少尖峰和振鈴的影響。給出了一種典型的分流拓?fù)渚彌_電路。它是建立在消除MOSFET中多余能量的原理上的。一個(gè)適當(dāng)選擇的穩(wěn)壓二極管與正向的擊穿電壓被放置在并聯(lián)的MOSFET，這樣任何多余的電壓都被引到地面通過(guò)它。2.4關(guān)鍵元器件的選擇與計(jì)算 驅(qū)動(dòng)電路是本電源設(shè)計(jì)的重要組成部分，且有兩種主要的驅(qū)動(dòng)拓?fù)洌捍?lián)和并聯(lián)，對(duì)比如表2，圖4所示。在串聯(lián)拓?fù)渲校琇D與開(kāi)關(guān)串聯(lián)，不需要電感器；在并聯(lián)拓?fù)渲?，LD與開(kāi)關(guān)并聯(lián)，需要高頻電感器。假設(shè)開(kāi)關(guān)占空比理想設(shè)置為50％，對(duì)于串聯(lián)拓?fù)?，在電源有足夠電容器的情況下，通過(guò)LD的最大電流大約為平均電源電流的兩倍，但不可以擴(kuò)展到多個(gè)串聯(lián)發(fā)射器。對(duì)于并聯(lián)拓?fù)?，LD上的最大電壓大約是電源電壓的兩倍，因此并聯(lián)電路可以驅(qū)動(dòng)更多LD在一個(gè)字符串內(nèi)給定較低的電壓供應(yīng)。表SEQ表\*ARABIC2串并聯(lián)拓?fù)鋽?shù)據(jù)對(duì)比串聯(lián)并聯(lián)無(wú)電感器高頻電感器Imax=2*IsupplyVmax=2*VsupplyZ→∞Z→ZON 圖圖SEQ圖\*ARABIC4串并聯(lián)拓?fù)鋱D電源功率的調(diào)節(jié)可通過(guò)可變電壓源或電流源來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)時(shí)，串聯(lián)拓?fù)鋵⒖吹焦?jié)點(diǎn)A對(duì)地阻抗無(wú)窮大，無(wú)阻抗意味著在節(jié)點(diǎn)A的電容的任何寄生電感將很大可能產(chǎn)生，造成潛在的反向偏置電壓尖峰。當(dāng)MOSFET開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，可變電流源的方式是不適合的，因?yàn)槠鋵?duì)地的無(wú)限阻抗，同時(shí)基于電流反饋的可調(diào)電壓源是可行的，但易受電壓波動(dòng)的影響。對(duì)于并聯(lián)結(jié)構(gòu)拓?fù)洌捎贛OSFET開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟不會(huì)導(dǎo)致對(duì)地?zé)o限阻抗，所以電流源工作良好。然而，合適的電流源必須注意不要超過(guò)電流源的最大電壓且利用其電流限制能力保護(hù)LD。 開(kāi)關(guān)電源電路中最重要的元件是MOSFET。適合的MOSFET應(yīng)符合幾個(gè)要求：1)高VDS即漏極到源極的電壓，且VDS必須大于LD電壓。2)低RDS即漏極到源極的電阻，以減少熱量的產(chǎn)生。3)低VGS即柵極到源極的電壓，允許通用邏輯切換到電路。4)低輸入電容，以減少對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)器的電流需求。5)低熱阻，時(shí)熱量可以很容易轉(zhuǎn)移到焊盤(pán)。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1控制器 根據(jù)其理論計(jì)算，本設(shè)計(jì)采用的合適的電流源是TPS2559，該器件可提供持續(xù)接近5安培的電流且只有很小的13毫歐姆的電阻且可應(yīng)用于需要低阻抗或者電容負(fù)載較大的電路其精密電流的限制只需利用一個(gè)接地電阻即可設(shè)置。對(duì)于限流保護(hù)，該器件可通過(guò)切換至恒流模式，保證輸出電流處于一個(gè)正常的范圍內(nèi)，使輸出負(fù)載不超過(guò)限流閾值。同時(shí)，如果出現(xiàn)持續(xù)過(guò)載，造成溫度升高，該器件會(huì)直接進(jìn)入熱關(guān)斷模式，防止對(duì)器件造成損害。同時(shí)對(duì)電源開(kāi)關(guān)的上升和下降次數(shù)進(jìn)行控制以最大程度降低開(kāi)關(guān)時(shí)的電流沖擊。圖SEQ圖\*ARABIC5TPS2559限流配電開(kāi)關(guān)3.2電源模塊 由其理論計(jì)算，本設(shè)計(jì)中電源模塊是采用三個(gè)產(chǎn)自TI的N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET組成的功率驅(qū)動(dòng)電路，這些功率MOSFET器件滿足：1)高VDS，低RDS，低VGS，低輸入電容，低熱阻。2)將垂直電流與橫向功率MOSFET相結(jié)合，具有較低的導(dǎo)通電阻，高輸出電流和低占空比且無(wú)論是輕負(fù)載還是滿負(fù)載的情況下，電源效率均能高達(dá)90％。從本質(zhì)上說(shuō)，要求激光二極管脈沖電源的功率輸出電路是一種穩(wěn)定、可靠、輸出質(zhì)量高的連續(xù)脈沖型穩(wěn)流電路，首先除了一個(gè)快速響應(yīng)的限流配電開(kāi)關(guān)，還需要一個(gè)性能良好的驅(qū)動(dòng)電路。 如圖所示，與標(biāo)準(zhǔn)的低功耗肖特基TTL“與非”門(mén)的典型電路不同，本設(shè)計(jì)中由U6、R13L、R14L構(gòu)成的有源泄放電路接在輸出管U10基級(jí),為改進(jìn)型的低功耗肖特基TTL“與非”門(mén)電路，稱其為外部泄放電路。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)型TTL電路來(lái)說(shuō)，當(dāng)電路開(kāi)始導(dǎo)通，T3管的集電極級(jí)開(kāi)始下降，從而導(dǎo)致輸出電壓的下降，通過(guò)電路可以看出R3的電阻值大小和電路的電壓傳輸速率有較大的關(guān)系，即和電路是否輸出高電平有關(guān)系。另外，當(dāng)R3的電阻值較大時(shí)，可以減少分流作用，但同時(shí)當(dāng)R3的電阻值較小時(shí)，從輸出管從導(dǎo)通到截止時(shí)，基區(qū)的存貯電荷泄放會(huì)隨之增加。因此，這就是用“外部泄放電路”代替R3的原因。當(dāng)輸出管基極電位剛到發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓時(shí)，因?yàn)镽13L的電阻值較大，故而U6管比輸出管的基極電阻要大得多，當(dāng)輸出管剛導(dǎo)通時(shí)，U6管還沒(méi)導(dǎo)通，輸出管可通過(guò)流入基極的驅(qū)動(dòng)電流加速導(dǎo)通并進(jìn)入飽和；當(dāng)輸入電壓下降，U6管仍處于飽和階段，為U10基極提供反向泄放電流，加速U10截止。圖SEQ圖\*ARABIC6標(biāo)準(zhǔn)型TTL與非門(mén)電路圖SEQ圖\*ARABIC7外部有源有源泄放電路本設(shè)計(jì)為了設(shè)計(jì)一款高頻大電流激光二極管脈沖電源，采用了上述所說(shuō)的外部有源泄放電路結(jié)構(gòu)。如圖所示，電源模塊同四個(gè)LD并聯(lián)，外部有源泄放電路空穴電荷的快慢同時(shí)影響也電路的傳輸速度。當(dāng)電源模塊由截止轉(zhuǎn)入導(dǎo)通時(shí)，因電源模塊的電阻值較小，U10早于U6導(dǎo)通，電流流過(guò)電源模塊，造成LD一瞬間的短路，從而造成LD的熄滅；當(dāng)電源模塊由導(dǎo)通轉(zhuǎn)入截止時(shí)，處于飽和的U6將為U10基極提供反向泄放電流，泄放作用將使U10截止延時(shí)減小，同時(shí)由于分流影響電源模塊的正常驅(qū)動(dòng)，電流將會(huì)直接流過(guò)LD，造成LD處于工作狀態(tài)。通過(guò)這個(gè)電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：1)實(shí)現(xiàn)高頻大電流脈沖現(xiàn)象；2)提高速度；3)改善電壓傳輸特性，提高電路的抗干擾能力。3.3電壓電平轉(zhuǎn)換模塊基于IIC總線協(xié)議，本設(shè)計(jì)采用的TI的PCA9306雙路雙向IIC總線和SMBus電壓電平轉(zhuǎn)換器，主要是應(yīng)用在通過(guò)IIC控制可調(diào)控電阻。一個(gè)穩(wěn)定、可靠、輸出質(zhì)量高的脈沖電源，還需要一個(gè)功能齊全的控制電路，該器件采用使能輸入，不僅可以實(shí)現(xiàn)電壓之間的電壓電平轉(zhuǎn)換，還可在無(wú)須使用方向引腳的情況下提供雙向電壓轉(zhuǎn)換。同時(shí)該器件輸入和輸出端口之間的低導(dǎo)通狀態(tài)電阻可減少信號(hào)失真且SDA和SCL通道在電壓或傳播延遲方面輸出之間差異較小，可在最短傳播延遲情況下建立連接且硬件IIC效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件IIC，如圖8所示。圖SEQ圖\*ARABIC8電壓電平轉(zhuǎn)換模塊如上圖所示，使能引腳和VREF2一起短路并綁定到一個(gè)200kΩ電阻上，并建立一個(gè)參考電壓等于VREF1加上FET閾值電壓，這個(gè)參考電壓可以有效的幫助低電壓通過(guò)一邊到另一邊，同時(shí)仍然分離不同的拉伸電阻。若VREF2沒(méi)有這個(gè)外接的電阻器直接連接到VCC2導(dǎo)軌上，將導(dǎo)致從VCC2到VCC1沒(méi)有外部電阻來(lái)限制電流。則實(shí)際上看起來(lái)像是電流通過(guò)的低阻抗路徑，如果流過(guò)通道FET的電流大于其規(guī)定的絕對(duì)最大連續(xù)通道電流，則可能會(huì)破壞通道FET。同時(shí)VCC1與VCC2的電壓差越大，連續(xù)通道的電流也就越大，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種情況：1)當(dāng)VCC1<VCC2<VTH，則VCC1與VCC2之間的阻抗較高，因此對(duì)源電流的損耗較小，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成損害。2)當(dāng)VTH>VCC1時(shí)，F(xiàn)ET打開(kāi)并開(kāi)始引導(dǎo)電流，這個(gè)電流將會(huì)依賴柵極到源極的電壓和漏極到源極的電壓。 當(dāng)EN為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)打開(kāi)，并且SCL2和SDA2I/O被分別連接至數(shù)字電位計(jì)SCL和SDAI/O，通過(guò)IIC通信，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)電壓電平轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器分壓器，重新輸出反饋給到控制器。當(dāng)EN為低電平時(shí)，轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)關(guān)閉，在端口之間存在一個(gè)高阻抗?fàn)顟B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電壓電平模塊通過(guò)IIC調(diào)節(jié)控制數(shù)字電位計(jì)正常工作。3.4反饋模塊 反饋模塊采用的是TPL102具有非易失性存儲(chǔ)器的雙通道數(shù)字電位計(jì)，每個(gè)電位計(jì)可作為三端電位器或雙端變阻器使用且可同時(shí)用于分壓器模式、變阻器模式、或者關(guān)機(jī)模式，同時(shí)TPL0102的內(nèi)部寄存器可以使用IIC接口進(jìn)行訪問(wèn)。如圖所示，LD輸出的電壓反饋Vref經(jīng)過(guò)高頻RF電容后，輸出到電位計(jì)，再通過(guò)電壓電平轉(zhuǎn)換模塊調(diào)節(jié)分壓器，輸出到控制器。LD輸出的電壓反饋Vref經(jīng)過(guò)高頻RF電容，電容是一個(gè)通交流在、阻直流器件。當(dāng)電容容量一定時(shí)，交流電是否可容易通過(guò)電容取決于其頻率大小。所以由此能夠容易通過(guò)此電容的都是輸出交流電頻率較高即輸出的高頻電壓，反之，則會(huì)被阻止。當(dāng)電位計(jì)處于三端分壓器模式時(shí)，引腳HA和HL處的分壓器與HA-HL處的輸入電壓成正比。等效電路如圖9所示 圖SEQ圖\*ARABIC9分壓器等效電路圖如上圖，假設(shè)H端連接到3.3V，L端連接到地，W端輸出電壓的范圍為0V到3.3V。則定義任意有效輸入電壓作用于H端和L端W端的輸出電壓的一般方程為：VW=VWL=(同時(shí)可以計(jì)算出H端和W端之間的電壓差： VHW=(VH–VL)*(1-D256其中D為滑動(dòng)值的十進(jìn)制值。物理IIC接口由SCL和SDA線路組成，該線路都需要通過(guò)一個(gè)由IIC線路的電容值決定大小的上拉電阻接到VDD。同時(shí)只有在總線不繁忙時(shí)才能啟動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)。反饋電壓輸入到電位計(jì)，電平電壓模塊對(duì)分壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出Rvef到控制器。3.5LC濾波電路 LC濾波器又因只有無(wú)源器件組成濾波電路常被稱為無(wú)源濾波器。即不需要額外給其提供電源。而本設(shè)計(jì)采用的無(wú)源濾波器形式為L(zhǎng)C濾波，適用于電源中整流后的濾波電路且在大電流負(fù)載時(shí)使用。其作用除了在電路中充當(dāng)濾波作用，還有無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?。由于本設(shè)計(jì)是在大功率場(chǎng)合下，導(dǎo)致LD輸出功率顯著增加，流經(jīng)MOSFET的電流較大且管壓降不可忽略，MOSFET損耗增加，電源效率降低。因此為了滿足LD對(duì)輸入電流的高要求，我們采用開(kāi)關(guān)電源代替了傳統(tǒng)具有較小波紋系數(shù)的線性電源。雖然開(kāi)關(guān)電源相較于線性電源具有效率高，體積小等優(yōu)點(diǎn)，但開(kāi)關(guān)電源卻具有輸出波紋較大的問(wèn)題。所以本設(shè)計(jì)通過(guò)在電源輸出端加上了LC濾波器，解決輸出波紋的問(wèn)題，電源浪涌電流抑制的問(wèn)題。3.6保護(hù)電路 由于LD是價(jià)高易損的器件且需要保證其高效率的輸出，所以本設(shè)計(jì)為了保證LD的安全可靠穩(wěn)定和避免瞬態(tài)電壓等出現(xiàn)，在激光二極管驅(qū)動(dòng)電路中加入了保護(hù)電路，包括電源浪涌電流抑制、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等。啟動(dòng)電源工作時(shí)的第一個(gè)觸發(fā)脈沖，控制器將對(duì)當(dāng)前電路的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到電路處于持續(xù)過(guò)載，造成溫度升高，該器件會(huì)直接進(jìn)入熱關(guān)斷模式，防止對(duì)器件造成損害。如工作正常，將打開(kāi)控制器開(kāi)關(guān)，給LD提供工作所需電源。同時(shí)，使能輸入接出給到SN74AHC1G04非門(mén)，判斷輸入的高低電平。通過(guò)兩個(gè)二極管相向連接后與負(fù)載電路并聯(lián)可對(duì)電路其靜電保護(hù)，過(guò)壓限制的作用，這種電路一般應(yīng)用于電子電路，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路過(guò)壓時(shí)，二極管將首先擊穿短路。脈沖電源采用電平電壓轉(zhuǎn)換模塊、反饋模塊和功率MOSFET組成的電源模塊，通過(guò)保護(hù)電路以及相對(duì)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電源電路結(jié)構(gòu)，保證了LD可不受外界電干擾正常工作，同時(shí)還有反饋電壓通過(guò)軌至軌比較器，通過(guò)與基準(zhǔn)電壓的比較，輸出高低電平，通過(guò)異或門(mén)，判斷是否需要進(jìn)入短路保護(hù)狀態(tài)，且采用軌至軌比較器作為保護(hù)電路的檢測(cè)比較電路后，其控制精度大大的提高。4硬件設(shè)計(jì)4.1各部分PCB板設(shè)計(jì)圖4.1.1控制器：4.1.2反饋模塊：4.1.3電平轉(zhuǎn)換模塊：4.1.4LD及保護(hù)電路：4.1.5電源模塊：4.2PCB設(shè)計(jì)信號(hào)完整性原則 PCB板信號(hào)完整性原則設(shè)計(jì)流程如圖10所示圖SEQ圖\*ARABIC10PCB設(shè)計(jì)流程圖 信號(hào)完整性原則主要由幾個(gè)因素決定：反射，串?dāng)_，輻射。當(dāng)信號(hào)的瞬時(shí)阻抗發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)發(fā)生兩件事。首先，傳輸失真。其次，反射會(huì)發(fā)生(即可能看到振鈴的出現(xiàn))。這是許多信號(hào)完整性問(wèn)題的基礎(chǔ)，特別是因?yàn)閷?shí)際電路通常有多個(gè)不連續(xù)點(diǎn)，而振鈴產(chǎn)生的根本原因可能是驅(qū)動(dòng)器和接收器之間的阻抗差異，可以通過(guò)終端匹配等措施，使信號(hào)看到的瞬時(shí)電阻保持恒定。為了抑制電路中的串?dāng)_，應(yīng)通過(guò)減小長(zhǎng)度去減小走線電感，不采用平行走線的方式或者在PCB走線布局中設(shè)置接地印制線在一些對(duì)干擾比較敏感的信號(hào)線附近。4.3大功率與小信號(hào)混合設(shè)計(jì)電路板的注意方法 本設(shè)計(jì)中采用了并聯(lián)拓?fù)?，同時(shí)典型的LD具有高的di/dt(>1GA/s)，高的di/dt意味著寄生電感將引入電壓峰值。而雜散電容可以來(lái)自PCB印制線和元件封裝，寄生電容可以引入振鈴，導(dǎo)致過(guò)電流或無(wú)意識(shí)的光發(fā)射，所以應(yīng)該增加緩沖電路以減少尖峰和振鈴的影響，在物理布局上應(yīng)減少寄生影響。 電路回路中除了對(duì)電源和LD外，不應(yīng)有任何通孔，且銅線應(yīng)具有最小間隙，以減少寄生電感。由二極管組成的保護(hù)電路應(yīng)放置在靠近電感和MOSFET附近，且LD回路印制線較厚，以適應(yīng)高電流，LD之間的間隙被保持在最小以減少電感。MOSFET、門(mén)驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)電路彼此保持靠近，且PCB板應(yīng)該有幾個(gè)通道將熱量從表面?zhèn)鲗?dǎo)到其他銅層，以減少溫度上升。5結(jié)論 本大功率激光二極管脈沖電源設(shè)計(jì)，以激光二極管的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)為依據(jù)，采用IIC控制的激光二極管驅(qū)動(dòng)電路，分析了其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中影響激光二極管輸出穩(wěn)定性的相關(guān)因素，對(duì)電路中設(shè)計(jì)需要考慮的問(wèn)題進(jìn)行了解決和分析。該電源是在已應(yīng)用于三維成像技術(shù)上做出的改進(jìn)，表明該電源設(shè)計(jì)合理，激光二極管使用正常且性能穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)因電路驅(qū)動(dòng)問(wèn)題造成LD的技術(shù)損傷。參考文獻(xiàn)［1］WANGQingSeptember2009,16(Suppl).Designofhigh-peakcurrentandnarrowpulsedriveroflaserdiode.［2］張哲亮.大功率半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源的研究[D].華中科技大學(xué),2018.［3］李季,陳結(jié)祥,張毅,等.大功率半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源[J].量子電子學(xué)報(bào),2003,20(1):30-34.［4］常坤.半導(dǎo)體激光器的最新進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].電子技術(shù)與軟件工程.［5］王立軍,寧永強(qiáng),秦莉,等.大功率半導(dǎo)體激光器研究進(jìn)展[J].發(fā)光學(xué)報(bào),2015,36(01):1-19.［6］袁林成,蔣書(shū)波,宋相龍,等.半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源的研究與設(shè)計(jì)[J].電子器件,2015,38(06).［7］王治洋.高功率脈沖半導(dǎo)體激光器電源的研究[D].長(zhǎng)春理工大學(xué),2011.［8］孫興信.脈沖式激光測(cè)距儀的硬件設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué),2014.［9］MolinaLL,MarA,ZutravernFJ,etal.Sub-nanosecondavalanchetransistordriversforlowimpedancepulsedpowerapplications.28thIEEEInternationalConferenceonPlasmaScience,June1722,2001,LasVegas,NV,Unitedstates,2001:178-181.［10］DavidFWelch.ABriefHistoryofHigh-PowerSemiconductorLaser［J］.IEEEJournalofSelectedTopicsinQuantumElectronics，2000.謝辭 時(shí)光荏苒，一轉(zhuǎn)眼在北理珠的四年大學(xué)生涯即將畫(huà)上句點(diǎn)。四年來(lái)，北理校園的變化見(jiàn)證著自己的成長(zhǎng)，干凈整潔的馬路，煥然一新的排球場(chǎng)，充滿學(xué)習(xí)氛圍的實(shí)驗(yàn)室，這些都無(wú)不激勵(lì)著自己每一天都要有所進(jìn)步有所改變。此刻，即將結(jié)束四年的大學(xué)生活，心中有不安和焦慮，也有興奮和希望，希望自己能堅(jiān)定的走好人生的下一段旅途。在論文的最后，感謝這些一路上幫助我、陪伴我成長(zhǎng)的人們。附錄大功率激光二極管脈沖電源設(shè)計(jì)原理圖

怎樣提高電腦系統(tǒng)運(yùn)行速度WindowsXP的啟動(dòng)速度比Windows2000要快30%左右，但相對(duì)于Windows98仍然要慢了不少，不過(guò)，我們可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)置，來(lái)大大提高WindowsXP的啟動(dòng)速度。加快系統(tǒng)啟動(dòng)速度主要有以下方法：盡量減少系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)加載的程序與服務(wù)；對(duì)磁盤(pán)及CPU等硬件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置；修改默認(rèn)設(shè)置，減少啟動(dòng)等待時(shí)間等。這些方法大部分既可減少系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)間，又可以節(jié)省系統(tǒng)資源，加快電腦運(yùn)行速度。1.加快系統(tǒng)啟動(dòng)速度WindowsXP的啟動(dòng)速度比Windows2000要快30%左右，但相對(duì)于Windows98仍然要慢了不少，不過(guò)，我們可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)置，來(lái)大大提高WindowsXP的啟動(dòng)速度。加快系統(tǒng)啟動(dòng)速度主要有以下方法：盡量減少系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)加載的程序與服務(wù)；對(duì)磁盤(pán)及CPU等硬件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置；修改默認(rèn)設(shè)置，減少啟動(dòng)等待時(shí)間等。這些方法大部分既可減少系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)間，又可以節(jié)省系統(tǒng)資源，加快電腦運(yùn)行速度。(1)MsconfigWindowsXP的啟動(dòng)速度在系統(tǒng)安裝初期還比較快，但隨著安裝的軟件不斷增多，系統(tǒng)的啟動(dòng)速度會(huì)越來(lái)越慢，這是由于許多軟件把自己加在了啟動(dòng)程序中，這樣開(kāi)機(jī)即需運(yùn)行，大大降低了啟動(dòng)速度，而且也占用了大量的系統(tǒng)資源。對(duì)于這樣一些程序，我們可以通過(guò)系統(tǒng)配置實(shí)用程序Msconfig將它們從啟動(dòng)組中排除出去。選擇“開(kāi)始”菜單中的“運(yùn)行”命令，在“運(yùn)行”對(duì)話框中鍵入“Msconfig”，回車后會(huì)彈出“系統(tǒng)配置實(shí)用程序”對(duì)話框，選擇其中的“啟動(dòng)”選項(xiàng)卡(如圖1)，該選項(xiàng)卡中列出了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)加載的項(xiàng)目及來(lái)源，仔細(xì)查看每個(gè)項(xiàng)目是否需要自動(dòng)加載，否則清除項(xiàng)目前的復(fù)選框，加載的項(xiàng)目越少，啟動(dòng)的速度就越快。設(shè)置完成后需要重新啟動(dòng)方能生效。(2)BootvisBootvis是微軟提供的一個(gè)啟動(dòng)優(yōu)化工具，可提高WindowsXP的啟動(dòng)速度。用BootVis提升WindowsXP的啟動(dòng)速度必須按照正確的順序進(jìn)行操作，否則將不會(huì)起到提速的效果。其正確的操作方法如下：?jiǎn)?dòng)Bootvis，從其主窗口(如圖2)中選擇“工具”菜單下的“選項(xiàng)”命令，在“符號(hào)路徑”處鍵入Bootvis的安裝路徑，如“C:\ProgramFiles\Bootvis”，單擊“保存”退出。從“跟蹤”菜單中選擇“下次引導(dǎo)”命令，會(huì)彈出“重復(fù)跟蹤”對(duì)話框，單擊“確定”按鈕，BootVis將引導(dǎo)WindowsXP重新啟動(dòng)，默認(rèn)的重新啟動(dòng)時(shí)間是10秒。系統(tǒng)重新啟動(dòng)后，BootVis自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行并記錄啟動(dòng)進(jìn)程，生成啟動(dòng)進(jìn)程的相關(guān)BIN文件，并把這個(gè)記錄文件自動(dòng)命名為T(mén)RACE_BOOT_1_1。程序記錄完啟動(dòng)進(jìn)程文件后，會(huì)重新啟動(dòng)BootVis主界面，在“文件”菜單中選擇剛剛生成的啟動(dòng)進(jìn)程文件“TRACE_BOOT_1_1”。窗口中即會(huì)出現(xiàn)“CPU>使用”、“磁盤(pán)I/O”、“磁盤(pán)使用”、“驅(qū)動(dòng)程序延遲”等幾項(xiàng)具體圖例供我們分析，不過(guò)最好還是讓BootVis程序來(lái)自動(dòng)進(jìn)行分析：從“跟蹤”菜單中選擇“系統(tǒng)優(yōu)化”命令，程序會(huì)再次重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，并分析啟動(dòng)進(jìn)程文件，從而使計(jì)算機(jī)啟動(dòng)得更快。(3)禁用多余的服務(wù)WindowsXP在啟動(dòng)時(shí)會(huì)有眾多程序或服務(wù)被調(diào)入到系統(tǒng)的內(nèi)存中，它們往往用來(lái)控制Windows系統(tǒng)的硬件設(shè)備、內(nèi)存、文件管理或者其他重要的系統(tǒng)功能。但這些服務(wù)有很多對(duì)我們用途不大甚至根本沒(méi)有用，它們的存在會(huì)占用內(nèi)存和系統(tǒng)資源，所以應(yīng)該將它們禁用，這樣最多可以節(jié)省70MB的內(nèi)存空間，系統(tǒng)速度自然也會(huì)有很大的提高。選擇“開(kāi)始”菜單中的“運(yùn)行”命令，在“運(yùn)行”對(duì)話框鍵入“services.msc”后回車，即可打開(kāi)“服務(wù)”窗口。窗口的服務(wù)列表中列出了系統(tǒng)提供的所有服務(wù)的名稱、狀態(tài)及啟動(dòng)類型。要修改某個(gè)服務(wù)，可從列表雙擊它，會(huì)彈出它的屬性對(duì)話框(如圖3)，你可從“常規(guī)”選項(xiàng)卡對(duì)服務(wù)進(jìn)行修改，通過(guò)單擊“啟動(dòng)”、“停止”、“暫?！?、“恢復(fù)”四個(gè)按鈕來(lái)修改服務(wù)的狀態(tài)，并可從“啟動(dòng)類型”下拉列表中修改啟動(dòng)類型，啟動(dòng)類型有“自動(dòng)”、“手動(dòng)”、“已禁用”三種。如果要禁止某個(gè)服務(wù)在啟動(dòng)自動(dòng)加載，可將其啟動(dòng)類型改為“已禁用”。WindowsXP提供的所有服務(wù)有36個(gè)默認(rèn)是自動(dòng)啟動(dòng)的，實(shí)際上，其中只有8個(gè)是必須保留的(見(jiàn)下表)，其他的則可根據(jù)自己的需要進(jìn)行設(shè)置，每種服務(wù)的作用在軟件中有提示。4)修改注冊(cè)表來(lái)減少預(yù)讀取，減少進(jìn)度條等待時(shí)間WindowsXP在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)進(jìn)度條，我們可以通過(guò)修改注冊(cè)表，讓進(jìn)度條只跑一圈就進(jìn)入登錄畫(huà)面。選擇“開(kāi)始”菜單中的“運(yùn)行”命令，在“運(yùn)行”對(duì)話框鍵入“regedit”命令后回車，即可啟動(dòng)注冊(cè)表編輯器，在注冊(cè)表中找HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\PrefetchParameters，選擇其下的EnablePrefetcher鍵，把它的鍵值改為“1”即可。(5)減少開(kāi)機(jī)磁盤(pán)掃描等待時(shí)間當(dāng)Windows日志中記錄有非正常關(guān)機(jī)、死機(jī)引起的重新啟動(dòng)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)在啟動(dòng)的時(shí)候運(yùn)行磁盤(pán)掃描程序。在默認(rèn)情況下，掃描每個(gè)分區(qū)前會(huì)等待10秒鐘，如果每個(gè)分區(qū)都要等上10秒才能開(kāi)始進(jìn)行掃描，再加上掃描本身需要的時(shí)間，會(huì)耗費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能完成啟動(dòng)過(guò)程。對(duì)于這種情況我們可以設(shè)置取消磁盤(pán)掃描的等待時(shí)間，甚至禁止對(duì)某個(gè)磁盤(pán)分區(qū)進(jìn)行掃描。選擇“開(kāi)始→運(yùn)行”，在運(yùn)行對(duì)話框中鍵入“chkntfs/t:0”，即可將磁盤(pán)掃描等待時(shí)間設(shè)置為0；如果要在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)時(shí)忽略掃描某個(gè)分區(qū)，比如C盤(pán)，可以輸入“chkntfs/xc:”命令；如果要恢復(fù)對(duì)C盤(pán)的掃描，可使用“chkntfs/dc:”命令，即可還原所有chkntfs默認(rèn)設(shè)置，除了自動(dòng)文件檢查的倒計(jì)時(shí)之外。2.提高系統(tǒng)運(yùn)行速度提升系統(tǒng)運(yùn)行速度的思路與加快啟動(dòng)的速度類似：盡量?jī)?yōu)化軟硬件設(shè)置，減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。以下是一些常用的優(yōu)化手段。(1)設(shè)置處理器二級(jí)緩存容量WindowsXP無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)處理器的二級(jí)緩存容量，需要我們自己在注冊(cè)表中手動(dòng)設(shè)置，首先打開(kāi)注冊(cè)表，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”，選擇其下的“SecondLevelDataCache”，根據(jù)自己所用的處理器設(shè)置即可，例如PIIICoppermine/P4Willamette是“256”，AthlonXP是“384”，P4Northwood是“512”。(2)提升系統(tǒng)緩存同樣也是在“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”位置，把其下的“LargeSystemCache”鍵值從0改為1，WindowsXP就會(huì)把除了4M之外的系統(tǒng)內(nèi)存全部分配到文件系統(tǒng)緩存中，這樣X(jué)P的內(nèi)核能夠在內(nèi)存中運(yùn)行，大大提高系統(tǒng)速度。通常來(lái)說(shuō)，該優(yōu)化會(huì)使系統(tǒng)性能得到相當(dāng)?shù)奶嵘?，但也有可能?huì)使某些應(yīng)用程序性能降低。需要注意的是必須有256M以上的內(nèi)存，激活LargeSystemCache才可起到正面的作用，否則不要輕易改動(dòng)它。(3)改進(jìn)輸入/輸出性能這個(gè)優(yōu)化能夠提升系統(tǒng)進(jìn)行大容量文件傳輸時(shí)的性能，不過(guò)這只對(duì)服務(wù)器用戶才有實(shí)在意義。我們可在中新建一個(gè)DWORD(雙字節(jié)值)鍵值，命名為IOPageLockLimit。一般情況下把數(shù)據(jù)設(shè)置8~16MB之間性能最好，要記住這個(gè)值是用字節(jié)來(lái)計(jì)算的，例如你要分配10MB的話，就是10×?1024×1024，也就是10485760。這里的優(yōu)化也需要你的機(jī)器擁有大于256M的內(nèi)存。(4)禁用內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度在正常情況下，XP會(huì)把內(nèi)存中的片斷寫(xiě)入硬盤(pán)，我們可以阻止它這樣做，讓數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存中，從而提升系統(tǒng)性能。在注冊(cè)表中找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”下的“DisablePagingExecutive”鍵，把它的值從0改為1即可禁止內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度了。(5)關(guān)閉自動(dòng)重新啟動(dòng)功能當(dāng)WindowsXP遇到嚴(yán)重問(wèn)題時(shí)便會(huì)突然重新開(kāi)機(jī)，可從注冊(cè)表將此功能取消。打開(kāi)注冊(cè)表編輯器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl\”將AutoReboot鍵的Dword值更改為0，重新啟動(dòng)后設(shè)置即可生效。(6)改變視覺(jué)效果WindowsXP在默認(rèn)情況下啟用了幾乎所有的視覺(jué)效果，如淡入淡出、在菜單下顯示陰影。這些視覺(jué)效果雖然漂亮，但對(duì)系統(tǒng)性能會(huì)有一定的影響，有時(shí)甚至造成應(yīng)用軟件在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)停頓。一般情況下建議少用或者取消這些視覺(jué)效果。選擇桌面上“我的電腦”圖標(biāo)，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”命令，打開(kāi)“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框。選擇“高級(jí)”選項(xiàng)卡，在其中的“性能”欄中單擊“設(shè)置”按鈕，會(huì)彈出“性能選項(xiàng)”對(duì)話框(如圖4)，可選擇“調(diào)整為最佳性能”單選框來(lái)關(guān)閉所有的視覺(jué)效果，也可選擇“自定義”然后選擇自己需要的視覺(jué)效果。(7)合理設(shè)置頁(yè)面虛擬內(nèi)存同樣也是在“性能選項(xiàng)”對(duì)話框中，選擇“高級(jí)”選項(xiàng)卡，在其中的“虛擬內(nèi)存”欄中單擊“更改”按鈕，接下來(lái)選擇虛擬內(nèi)存為“自定義大小”，然后設(shè)置其數(shù)值。一般情況下，把虛擬設(shè)為不小于256M，不大于382M比較合適，而且最大值和最小值最好一樣。(8)修改外觀方案WindowsXP默認(rèn)的外觀方案雖然漂亮，但對(duì)系統(tǒng)資源的占用也多，可將其改為經(jīng)典外觀以獲得更好的性能。在桌面空白位置單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“屬性”命令，會(huì)打開(kāi)“顯示屬性”對(duì)話框，在“主題”選項(xiàng)卡選擇主題為“Windows經(jīng)典”，即可將外觀修改為更為經(jīng)濟(jì)的Windows經(jīng)典外觀。(9)取消XP對(duì)ZIP支持WindowsXP在默認(rèn)情況下打開(kāi)了對(duì)zip文件支持，這要占用一定的系統(tǒng)資源，可選擇“開(kāi)始→運(yùn)行”，在“運(yùn)行”對(duì)話框中鍵入“regsvr32/uzipfldr.dll”，回車確認(rèn)即可取消XP對(duì)ZIP解壓縮的支持，從而節(jié)省系統(tǒng)資源。(10)關(guān)閉Dr.WatsonDr.Watson是WindowsXP的一個(gè)崩潰分析工具，它會(huì)在應(yīng)用程序崩潰的時(shí)候自動(dòng)彈出，并且在默認(rèn)情況下，它會(huì)將與出錯(cuò)有關(guān)的內(nèi)存保存為DUMP文件以供程序員分析。不過(guò)，記錄DUMP文件對(duì)普通用戶則毫無(wú)幫助，反而會(huì)帶來(lái)很大的不便：由于Dr.Watson在應(yīng)用程序崩潰時(shí)會(huì)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行DUMP記錄，將出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間硬盤(pán)讀寫(xiě)操作，要很長(zhǎng)一斷時(shí)間程序才能關(guān)閉，并且DUMP文件還會(huì)占用大量磁盤(pán)空間。要關(guān)閉Dr.Watson可打開(kāi)注冊(cè)表編輯器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\WindowsNT\CurrentVersion\AeDebug”分支，雙擊其下的Auto鍵值名稱，將其“數(shù)值數(shù)據(jù)”改為0，最后按F5刷新使設(shè)置生效，這樣就取消它的運(yùn)行了。同樣，我們可以把所有具備調(diào)試功能的選項(xiàng)取消，比如藍(lán)屏?xí)r出現(xiàn)的memory.dmp，可在“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框中選擇“高級(jí)”選項(xiàng)卡，單擊“啟動(dòng)和故障恢復(fù)”欄中的“設(shè)置”按鈕，并在彈出的“啟動(dòng)和故障恢復(fù)”對(duì)話框中選擇“寫(xiě)入調(diào)試信息”為“無(wú)”(如圖5)。(11)啟動(dòng)硬盤(pán)/光驅(qū)DMA模式打開(kāi)“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框，選擇“硬件”選擇卡中的“設(shè)備管理器”按鈕，打開(kāi)“設(shè)備管理器”窗口，在設(shè)備列表中選擇“IDEATA/ATAPI控制器”，雙擊“主要IDE通道”或“次要IDE通過(guò)”，在其屬性對(duì)話框的“高級(jí)設(shè)置”選項(xiàng)卡中檢查DMA模式是否已啟動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)如果設(shè)備支持，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)DMA功能，如果沒(méi)有打開(kāi)可將“傳輸模式”設(shè)為“DMA(若可用)”。(12)關(guān)掉不用的設(shè)備WindowsXP總是盡可能為電腦的所有設(shè)備安裝驅(qū)動(dòng)程序并進(jìn)行管理，這不僅會(huì)減慢系統(tǒng)啟動(dòng)的速度，同時(shí)也造成了系統(tǒng)資源的大量占用。針對(duì)這一情況，你可在設(shè)備管理器中，將PCMCIA卡、調(diào)制解調(diào)器、紅外線設(shè)備、打印機(jī)端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的設(shè)備停用，方法是雙擊要停用的設(shè)備，在其屬性對(duì)話框中的“常規(guī)”選項(xiàng)卡中選擇“不要使用這個(gè)設(shè)備(停用)”。在重新啟動(dòng)設(shè)置即可生效，當(dāng)需要使用這些設(shè)備時(shí)再?gòu)脑O(shè)備管理器中啟用它們。(13)關(guān)閉錯(cuò)誤報(bào)告當(dāng)應(yīng)用程序出錯(cuò)時(shí)，會(huì)彈出發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告的窗口，其實(shí)這樣的錯(cuò)誤報(bào)告對(duì)普通用戶而言幾乎沒(méi)有任何意義，關(guān)閉它是明智的選擇。在“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框中選擇“高級(jí)”選項(xiàng)卡，單擊“錯(cuò)誤報(bào)告”按鈕，在彈出的“錯(cuò)誤匯報(bào)”對(duì)話框中，選擇“禁用錯(cuò)誤匯報(bào)”單選項(xiàng)，最后單擊“確定”即可。另外我們也可以從組策略中關(guān)閉錯(cuò)誤報(bào)告：從“運(yùn)行”中鍵入“gpedit.msc”，運(yùn)行“組策略編輯器”，展開(kāi)“計(jì)算機(jī)配置→管理模板→系統(tǒng)→錯(cuò)誤報(bào)告功能”，雙擊右邊設(shè)置欄中的“報(bào)告錯(cuò)誤”，在彈出的“屬性”對(duì)話框中選擇“已禁用”單選框即可將“報(bào)告錯(cuò)誤”禁用。(14)關(guān)閉自動(dòng)更新“自動(dòng)更新”功能對(duì)許多WindowsXP用戶而言并不是必需的，可將其關(guān)閉以節(jié)省系統(tǒng)資源。在“我的電腦”上單擊鼠標(biāo)右鍵，從快捷菜單中選擇“屬性”命令，選擇“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框中的“自動(dòng)更新”選項(xiàng)卡，勾選“關(guān)閉自動(dòng)更新，我將手動(dòng)更新計(jì)算機(jī)”單選框，單擊“確定”按鈕即可關(guān)閉自動(dòng)更新功能。如果在“服務(wù)”已經(jīng)將“AutomaticUpdates”服務(wù)關(guān)閉，“系統(tǒng)屬性”對(duì)話框中的“自動(dòng)更新”選項(xiàng)卡就不能進(jìn)行任何設(shè)置了。(15)去掉菜單延遲去掉菜單彈出時(shí)的延遲，可以在一定程度上加快XP。要修改的鍵值位置在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”。修改其下的“MenuShowDelay”鍵，把默認(rèn)的400修改為0，按F5刷新注冊(cè)表即可生效。(16)清除預(yù)讀文件WindowsXP的預(yù)讀設(shè)置雖然可以提高系統(tǒng)速度，但是使用一段時(shí)間后，預(yù)讀文件夾里的文件數(shù)量會(huì)變得相當(dāng)龐大，導(dǎo)致系統(tǒng)搜索花費(fèi)的時(shí)間變長(zhǎng)。而且有些應(yīng)用程序會(huì)產(chǎn)生死鏈接文件，更加重了系統(tǒng)搜索的負(fù)擔(dān)。所以，應(yīng)該定期刪除這些預(yù)讀文件。預(yù)計(jì)文件存放在WindowsXP系統(tǒng)文件夾的Prefetch文件夾中，該文件夾下的所有文件均可刪除。(17)關(guān)閉自動(dòng)播放功能在WindowsXP中，當(dāng)往光驅(qū)中放入光盤(pán)或?qū)SB硬盤(pán)接上電腦時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)將光驅(qū)或USB硬盤(pán)掃描一遍，同時(shí)提示你是否播放里面的圖片、視頻、音樂(lè)等文件，如果是擁有多個(gè)分區(qū)的大容量的USB硬盤(pán)，掃描會(huì)耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，而且你得多次手動(dòng)關(guān)閉提示窗口，非常麻煩。這種情況下我們可以將WindowsXP的自動(dòng)播放功能關(guān)閉。運(yùn)行“組策略”程序。在組策略窗口左邊欄中，打開(kāi)“計(jì)算機(jī)配置”，選擇“管理模板”下的“系統(tǒng)”，然后在右邊的配置欄中找到“關(guān)閉自動(dòng)播放”并雙擊它，會(huì)彈出“關(guān)閉自動(dòng)播放屬性”對(duì)話框。在其中“設(shè)置”選項(xiàng)卡中選擇“已啟用”，“關(guān)閉自動(dòng)播放”下拉列表中選擇“所有驅(qū)動(dòng)器”(如圖6)。這樣以后就不用擔(dān)心WindowsXP的“自動(dòng)播放”功能帶來(lái)的麻煩了。如果你只是想禁止系統(tǒng)掃描某個(gè)驅(qū)動(dòng)器(如USB硬盤(pán))上的文件，可采用下面的方法。先連上你的USB硬盤(pán)，讓系統(tǒng)將它識(shí)別出來(lái)。然后打開(kāi)“我的電腦”，選擇USB硬盤(pán)上的某個(gè)分區(qū)，按鼠標(biāo)右鍵，會(huì)彈出磁盤(pán)屬性窗口，選取“自動(dòng)播放”選項(xiàng)卡，將所有內(nèi)容的類型都選擇為不執(zhí)行操作。如果USB硬盤(pán)有多個(gè)分區(qū)，對(duì)所有分區(qū)都進(jìn)行同樣的操作，這樣當(dāng)你將USB驅(qū)動(dòng)器拔掉再重新接上時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將USB硬盤(pán)識(shí)別出來(lái)，而不會(huì)反復(fù)問(wèn)你是否播放USB硬盤(pán)中的文件了。3.加快關(guān)機(jī)速度WindowsXP的關(guān)機(jī)速度要慢于啟動(dòng)速度，特別有些任務(wù)還需要手工結(jié)束，更加延緩了關(guān)機(jī)速度。因此，要加快關(guān)機(jī)速度，首先要開(kāi)啟WindowsXP的自動(dòng)結(jié)束任務(wù)功能。具體步驟是：從注冊(cè)表中找到“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”，把“AutoEndTasks”的鍵值設(shè)置為1即可。然后再修改“HungAppTimeout”為“4000(或更小)”(預(yù)設(shè)為5000)，該鍵值同樣也在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”下；最后一步再找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\”，同樣把WaitToKillServiceTimeout設(shè)置為“4000”；通過(guò)這樣設(shè)置后的關(guān)機(jī)速度明顯要加快了。夠全面吧~~◆二、硬件優(yōu)化設(shè)置◆1、關(guān)掉不用的設(shè)備

在設(shè)備管理器中，將PCMCIA卡、調(diào)制解調(diào)器、紅外線設(shè)備、打印機(jī)端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的設(shè)備停用，在要停用設(shè)備屬性對(duì)話框中的“常規(guī)”選項(xiàng)卡中選擇“不要使用這個(gè)設(shè)備(停用)”。當(dāng)需要使用這些設(shè)備時(shí)再?gòu)脑O(shè)備管理器中啟用它們?！?、內(nèi)存性能優(yōu)化

WindowsXP中有幾個(gè)選項(xiàng)可以優(yōu)化內(nèi)存性能，它們?nèi)荚谧?cè)表下面位置：HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management

1）禁用內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度（Paging

Executive）

XP會(huì)把內(nèi)存中的片斷寫(xiě)入硬盤(pán)，我們可以阻止它這樣做，讓數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存中，從而提升系統(tǒng)性能。256M以上內(nèi)存才使用這個(gè)設(shè)置。把“DisablePagingExecutive”的值從0改為1就可以禁止內(nèi)存頁(yè)面調(diào)度了。

2）提升系統(tǒng)緩存

必須有256M以上的內(nèi)存，才激活它。把LargeSystemCache鍵值從0改為1，一般來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)優(yōu)化會(huì)使系統(tǒng)性能得到相當(dāng)?shù)奶嵘?，但也有可能?huì)使某些應(yīng)用程序性能降低。

3）輸入/輸出性能

內(nèi)存大于256M才更改這里的值，這個(gè)優(yōu)化只對(duì)server（服務(wù)器）用戶才有實(shí)在意義，它能夠提升系統(tǒng)進(jìn)行大容量文件傳輸時(shí)的性能。建一個(gè)DWORD（雙字節(jié)值）鍵值，命名為IOPageLockLimit，數(shù)值設(shè)8M－16M字節(jié)之間性能最好，具體設(shè)什么值，可試試哪個(gè)值可獲得最佳性能。這個(gè)值是用字節(jié)來(lái)計(jì)算的，比如你要分配12M，就是12×1024×1024，也就是12582912。◆3、啟動(dòng)硬盤(pán)/光驅(qū)DMA模式

“系統(tǒng)屬性”－“硬件”－“設(shè)備管理器”，在設(shè)備列表中選擇“IDE

ATA/ATAPI控制器”，雙擊“主要

IDE

通道”或“次要

IDE

通道”，在其屬性對(duì)話框的“高級(jí)設(shè)置”選項(xiàng)卡中檢查DMA模式是否已啟動(dòng)，一般來(lái)說(shuō)如果設(shè)備支持，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)DMA功能，如果沒(méi)有打開(kāi)可將“傳輸模式”設(shè)為“DMA（若可用）”（在BIOS里也應(yīng)該要先設(shè)為支持DMA）。

◆4、關(guān)閉自動(dòng)播放功能

運(yùn)行“組策略”程序,在組策略窗口左邊欄中打開(kāi)“計(jì)算機(jī)配置”，選擇“管理模板”下的“系統(tǒng)”，然后在右邊的配置欄中找到“關(guān)閉自動(dòng)播放”并雙擊它，會(huì)彈出“關(guān)閉自動(dòng)播放屬性”對(duì)話框，在其中“設(shè)置”選項(xiàng)卡中選擇“已啟用”，“關(guān)閉自動(dòng)播放”下拉列表中選擇“所有驅(qū)動(dòng)器”。

◆5、設(shè)置二級(jí)緩存容量

WindowsXP有時(shí)無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)處理器的二級(jí)緩存容量，需要我們手動(dòng)設(shè)置。運(yùn)行注冊(cè)表編輯器，找到HKCU_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management,選擇Dword值SecondLevelDataCache（如果沒(méi)有就新建這個(gè)值），修改這個(gè)值（填時(shí)使用10進(jìn)制）為你的CPU的二級(jí)緩存的大小，比如你的CPU的二級(jí)緩存是256KB，就修改Dword值SecondLevelDataCache為10進(jìn)制的256即可。二級(jí)緩存大小介紹AMD系列Duron

64KB

K6-3

Thunderbird

AthlonXP

256KB

K6-2

A