在LTspice/SwitcherCAD III中

引言

在许多开关稳压器设计中，变压器是一种关键元件， 它们在危险的高功率系统中提供了一个隔离势垒， 从而可在高电压设计中实现非常高的降压或升压比， 并能够通过增设一个绕组轻松地提供多个输出或负输出。反激式、正激式和 SEPIC型转换器都运用了变压器。当  在LTspice/SwitcherCAD III 仿真中增添变压器的时候， 用户需要了解些什么？本文将给出答案。

将每只绕组绘制成一个电感器

图1示出了基本方法。简单地把变压器的每只绕组绘制成一个电感器， 并利用一个被称为“K-statement” (例如：“K1  L1  L2  1”) 的SPICE指令来实现电感器的耦合。

为了增添该指令，需从“Edit” (编辑) 菜单中选择“SPICE Directive”。这使得您能够把正文置于 SPICE 网表所包含的原理图上。 当在一个K-statement中提及电感器，LTspice将采用一个电感器符号和一个可视相点来指示每只绕组的相位调整。

变压器匝数比的设定简单地说就是选择正确的电感器数值。请牢记：电感值与匝数比的平方成比例，在上例中，1 : 3的匝数比将产生一个1 : 9的电感值比。

K-statement的最后一项是互耦系数。它的数值范围为0 ~ 1，其中，1表示电感器之间实现了理想的耦合 (即：没有漏电感) 。在实际电路中，通常不希望存在漏电感。例如：在那些用于储存能量的变压器 (比如：反激式转换器) 中，漏电感将阻止副端转移主端所储存的全部能量。而在“非储能型”变压器中，副端使磁芯与主端电流隔绝的优良度会受到漏电感的阻抗的制约， 因而对能够通过变压器转换多少能量设定了一个硬性限值。 无论哪种场合，漏电感都会引起干扰电压尖峰或振铃，从而导致需要采用吸振电路， 能耗也将随之而增加。稍后我们将再度讨论漏电感，不过，对于初始仿真而言，忽略漏电感 (通过把互耦系数设定为1)  会使工作变得容易，而且往往可以满足要求。

多个副端

当您的变压器所拥有的主端和副端均不止一个时， 您将不得不确定所有的互感都已被计算在内。假设一个具有4个绕组的变压器；L1、L2、L3和L4。对于这样一个四绕组变压器， 一种常见的错误是只增加三个互耦和三个单独的K-statement，即：
K1 L1 L2 1
K2 L2 L3 1
K3 L3 L4 1

LTspice将告诉您：这种变压器是不存在的，因为“L1完全耦合至L2、L2完全耦合至L3、而L1和L3之间没有少量耦合”这样的情况是不可能出现的。诚然，下面这种情况是可能的，即：两个电感器彼此之间虽没有互感、但却具有至第三个电感器的少许耦合。然而，它们至这第三个电感器的耦合的优良度是受到限制的。LTspice将分析互耦系数矩阵，并确定您的耦合系数是否确实能够实现。

具有4个绕组的变压器通常具有 6 个非零互感：
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 个绕组的变压器的互感值为N