2．2．1 晶闸管的基本特性及触发电路
1）晶闸管的基本特性
自1958年发明了可控硅（Silicon Controlled Rectifier，SCR）、现用名为晶闸管（thyristor）后，很快就研制出了晶闸管调光器。国外在20世纪60年代末开始将晶闸管调光器用于舞台灯光控制，我国大约在20世纪70年代初也将其应用到了舞台。目前，以晶闸管及其派生器件双向晶闸管（TRIAC）为核心生产的调光器在舞台调光控制中占据主导地位。晶闸管调光器与旧式调光器（电阻器、变压器）相比有体积小、质量轻、功耗低、效率高等显著优点。更重要的是晶闸管调光器能以弱电控制强电，为舞台上几百路乃至上千路灯的集中控制、亮度预选、遥控、声控、程控以及数字调光（DMX－512）、网络调光、无线调光等新技术的应用创造了有利的条件，使包括计算机控制台在内的各种功能丰富的大型灯光控制台的功能得以实现，使舞台灯光技术和艺术进入了一个全新的时代。
根据电力电子学的知识，晶闸管是一种功率器件，只要给它的控制极施加一个触发信号（弱电），就能控制强电系统的导通、截止和电流大小的变化。晶闸管具有体积小、质量轻、功耗低、效率高、寿命长及使用方便等优点。它的应用范围十分广泛，形成了许多应用单元电路，如整流、电子开关、调光、调速、调压、控制等。
晶闸管的种类很多，但最常见的是普通单向晶闸管和双向晶闸管。晶闸管应用单元电路主要由主回路和触发电路两部分组成。
晶闸管导通并能正常工作的条件是:除了在晶闸管的阳极与阴极间加上必要的电压外，还必须在控制极加上适当的触发信号。产生和控制触发信号的电路称为晶闸管触发电路。
2）晶闸管的触发电路
常用的几种触发电路如下。
（1）双向二极管触发电路
采用双向二极管来触发双向晶闸管，是小功率晶闸管调压系统中常用的触发电路，电路如图2．16所示。图中的VD1就是双向二极管。
（2）集成电路触发电路
能达到调光要求的集成电路触发电路种类繁多，图2．24是典型的集成电路触发调光器工作原理图。
图2．24 集成电路触发调光器工作原理
同步取样部分从主回路电压过零点产生，图2．25中U1为同步脉冲。锯齿波发生部分产生于同步脉冲控制的锯齿波电压U2。比较器部分将锯齿波U2与直流控制电压U3相比较，产生方波脉冲U4（U2＜U3时产生）。脉冲形成与隔离部分产生晶闸管触发所需要的相互隔离的两相触发脉冲。
（3）晶闸管数字触发电路
模拟调光控制系统中的晶闸管器件是通过0～10V直流电压触发控制达到导通、截止和电流大小变化。随着数字化的发展，在数字调光控制系统中遇到一个如何用数字信号触发晶闸管的技术问题。早期开发的数字调光控制系统，从数字调光台送来的数字控制信号，先经过专门的解码器，把数字信号变换成0～10V的直流信号，再去触发晶闸管。这样的调光器被称为半数字调光器。随后不久，人们即解决了用数字信号直接触发控制晶闸管的技术，开发出真正的“全”数字调光器，由于其具备许多优势，正逐步取代半数字调光器。
图2．25 同步脉冲图
如前所述，晶闸管模拟调光的原理是通过改变晶闸管的导通角φ实现电压控制。改变导通角，实际上就是改变从工频交流电的过零点开始到晶闸管导通的时间。如果把正弦波的半周期划分成若干份，每一份依次对应一个顺序数，使数字与导通角一一对应，即实现导通角的数字化（见图2．26）。若调光器输出的交流电压分为N级，则将正弦波的半周划分成N－1份，共N个点。这样只要从工频交流电过零点获得同步信号后，将计数器置N，然后在时序信号作用下以适当的频率作减法计数。每作一次减法，将计数器的数字与以存入寄存器的各调光器的亮度数据逐一作比较，若相等即向对应的调光回路发出触发信号，控制晶闸管导通。这就实现了数控调光。图2．27是这一调光方式的原理图解。
图2．26 导通角数字化
图2．27 数字调光原理方框图
下面详细介绍数字相位控制触发的基本原理。
数字相位控制触发是近年来发展成熟的晶闸管数字触发技术，其原理如图2．28所示。
同步脉冲形成环节取电网电压的过零点，作为数字计数器的同步脉冲。
数字计数器环节同步于电网电压的过零点，即在正弦波上升时开始计数，在正弦波过零时清除计数，计数器的最大值取决于系统的触发精度，触发精度为时计数器的最大值为256，即39μs（10ms／256）计数一次。触发精度为1024时计数器的最大值为1024，即9．7μs（10ms／1024）计数一次。
图2．28 数字相位控制触发的基本原理方框图
数字比较环节实时比较输入的数字给定与数字计数器的计数值，当数字计数器的计数值大于数字给定时输出触发脉冲。触发脉冲功率驱动环节一般采用光电隔离器件（如MOC3032）将小信号的输出触发脉冲隔离后驱动晶闸管。数字相位控制触发由于整个触发过程都是由数字电路来完成，因此也称为全数字触发。由于其调光一致性好、温度漂移小、抗干扰能力强等众多优点而被广泛采用。
