在LTspice/SwitcherCAD III中

引言

在許多開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計中，變壓器是一種關(guān)鍵元件， 它們在危險的高功率系統(tǒng)中提供了一個隔離勢壘， 從而可在高電壓設(shè)計中實現(xiàn)非常高的降壓或升壓比， 并能夠通過增設(shè)一個繞組輕松地提供多個輸出或負(fù)輸出。反激式、正激式和 SEPIC型轉(zhuǎn)換器都運(yùn)用了變壓器。當(dāng)  在LTspice/SwitcherCAD III 仿真中增添變壓器的時候， 用戶需要了解些什么？本文將給出答案。

將每只繞組繪制成一個電感器

圖1示出了基本方法。簡單地把變壓器的每只繞組繪制成一個電感器， 并利用一個被稱為“K-statement” (例如：“K1  L1  L2  1”) 的SPICE指令來實現(xiàn)電感器的耦合。

為了增添該指令，需從“Edit” (編輯) 菜單中選擇“SPICE Directive”。這使得您能夠把正文置于 SPICE 網(wǎng)表所包含的原理圖上。 當(dāng)在一個K-statement中提及電感器，LTspice將采用一個電感器符號和一個可視相點來指示每只繞組的相位調(diào)整。

變壓器匝數(shù)比的設(shè)定簡單地說就是選擇正確的電感器數(shù)值。請牢記：電感值與匝數(shù)比的平方成比例，在上例中，1 : 3的匝數(shù)比將產(chǎn)生一個1 : 9的電感值比。

K-statement的最后一項是互耦系數(shù)。它的數(shù)值范圍為0 ~ 1，其中，1表示電感器之間實現(xiàn)了理想的耦合 (即：沒有漏電感) 。在實際電路中，通常不希望存在漏電感。例如：在那些用于儲存能量的變壓器 (比如：反激式轉(zhuǎn)換器) 中，漏電感將阻止副端轉(zhuǎn)移主端所儲存的全部能量。而在“非儲能型”變壓器中，副端使磁芯與主端電流隔絕的優(yōu)良度會受到漏電感的阻抗的制約， 因而對能夠通過變壓器轉(zhuǎn)換多少能量設(shè)定了一個硬性限值。 無論哪種場合，漏電感都會引起干擾電壓尖峰或振鈴，從而導(dǎo)致需要采用吸振電路， 能耗也將隨之而增加。稍后我們將再度討論漏電感，不過，對于初始仿真而言，忽略漏電感 (通過把互耦系數(shù)設(shè)定為1)  會使工作變得容易，而且往往可以滿足要求。

多個副端

當(dāng)您的變壓器所擁有的主端和副端均不止一個時， 您將不得不確定所有的互感都已被計算在內(nèi)。假設(shè)一個具有4個繞組的變壓器；L1、L2、L3和L4。對于這樣一個四繞組變壓器， 一種常見的錯誤是只增加三個互耦和三個單獨(dú)的K-statement，即：
K1 L1 L2 1
K2 L2 L3 1
K3 L3 L4 1

LTspice將告訴您：這種變壓器是不存在的，因為“L1完全耦合至L2、L2完全耦合至L3、而L1和L3之間沒有少量耦合”這樣的情況是不可能出現(xiàn)的。誠然，下面這種情況是可能的，即：兩個電感器彼此之間雖沒有互感、但卻具有至第三個電感器的少許耦合。然而，它們至這第三個電感器的耦合的優(yōu)良度是受到限制的。LTspice將分析互耦系數(shù)矩陣，并確定您的耦合系數(shù)是否確實能夠?qū)崿F(xiàn)。

具有4個繞組的變壓器通常具有 6 個非零互感：
K1 L1 L2 1
K2 L1 L3 1
K3 L1 L4 1
K4 L2 L3 1
K5 L2 L4 1
K6 L3 L4 1

一般而言，具有 N 個繞組的變壓器的互感值為N