QSPICE允许仿真变压器，它们是理想元件，即电气上等效于两个完美耦合的电感器。通过这种方式，可以快速分析原型和AC方案，观察结果附有各种简单的解释性示例。
QSPICE以最佳方式管理变压器。这些模型可在组件菜单下的“Symbols & IP”、“Behavioral”、“Analog”和“Transformer”中找到。QSPICE当前管理的模型如图1所示。
图1：QSPICE中嵌入的变压器符号
变压器组件在NETLIST中创建了一个“X”实例，SPICE使用语法如下：
Xnnn “PRI+ PRI- SEC1+ SEC1- SEC2+ SEC2 […]” <TURNS=N1 N2 N3 …> [Additional Instance Parameters]
其中：
指定初级和次级匝数的能力可加快变压器的设计过程，并且无需指定电感值。下面的表列出了用户可以指定的其他变压器实例参数：
图2显示了由230V AC电压供电的变压器的简单电路图。初级线圈有1000匝，次级线圈有100匝，因此变压比为10:1，它是一个降压变压器。该电路代表一个由正弦源供电的简单变压器，负载电阻连接到变压器的次级。变压器连接到“pri”(初级)和“sec”(次级)，分别连接到V1和R1。V1是施加到变压器初级绕组的正弦电压源，正弦电压的峰值为325V(相当于230V RMS)，频率为50Hz，这是世界上许多地区电网的标准频率。
语法“SIN 0 325 50”表示电源以50Hz的频率在+325V和-325V之间振荡。R1是一个电阻为100欧姆的电阻器，连接到变压器的次级绕组，它代表电路的负载，即从变压器吸收功率的元件。电源V1向变压器的初级施加正弦交流电压，由于变压器的配置，该电压在次级中感应并按变压比降低。给定10:1的变压比，次级电压将是初级电压的十分之一，如果初级峰值电压为325V，则次级峰值电压将为32.5V。次级降低的电压施加到负载电阻器R1，流过电阻器的电流可以使用欧姆定律计算：
I=V/R
峰值电压为32.5V，电阻为100欧姆，则峰值电流为：
32.5/100=0.325A(约325毫安)
通过该图，我们可以观察到电路中的电压是如何随时间变化的，并显示出初级和次级电压的正弦变化趋势。
图2：将电压降低到十分之一的变压器的仿真
该电路的NETLIST如下所示，您可以在其中看到作为变压器的X1元件的存在：
* Transformer
X1 “pri 0 sec 0” Turns=1000 100
V1 pri 0 SIN 0 325 50
R1 sec 0 100
.tran 500ms
.end
请注意一个重要细节，众所周知，变压器的初级和次级是相互隔离的，它们之间只发生磁转换，在实际电路中，初级和次级的电气质量是断开的。为了使仿真正常工作，必须在初级和次级上添加GND符号，此过程只是为了确认所有相对于地的测量值，但实际上并不构成真正的电气连接，因此初级和次级是相互隔离的。
在本段中，我们仿真了一个稳定的12V电源，它是许多电子应用中的基本组件。如图3所示，该系统由230V的主电压组成，它代表主电源。由于变压器的存在，该交流电压首先降低到更安全、更可用的电压水平。然后，使用二极管桥式整流器将降低的交流电压转换为脉动直流电压。平滑电容器用于进一步改善直流电压的质量并减少残余纹波。最后，连接的负载代表电源的接收者，它可以是电子设备、控制电路或任何其他需要稳定直流电压的设备。仿真该电源使我们能够分析电路的行为，并评估各种工作条件下的转换效率和输出电压的稳定性。
该图仿真了一个将交流电压转换为稳定的直流电压的电源。图的顶部是一个变压器，其初级连接到正弦电压源V1。次级提供感应电压，匝数比为7000:400，这意味着施加到次级的电压与初级相比有所降低。V1是一个正弦交流电压源，峰值为325V，频率为50Hz，这仿真了230V RMS的标准电源电压，它施加到变压器的初级。二极管D1、D2、D3和D4形成桥式整流器，将变压器次级的交流电压转换为脉动直流电压，每个二极管都建模为1N4007，即标准整流二极管。
桥式整流器的工作原理是，无论交流电压的极性如何，输出始终为正电压。整流后，脉动直流电压含有纹波，为了降低纹波并获得更稳定的电压，使用滤波电容器C1、C2、C3和C4。7812稳压器被建模为子电路(.subckt)，用于将输出电压稳定在12V。子电路内部有几个组件，它确保无论输入电压或连接的负载如何变化，输出电压都保持在12V。100欧姆负载电阻R1仿真消耗电源功率的负载，这使我们能够分析电路作为真实负载的行为。仿真通过四个图表从上到下显示电路各个节点的电压：
电源原理图的NETLIST如下所示。建议仔细查看，以了解所使用的各种电子元件及其使用语法。
* Power Supply
×1 «pri 0 sec 0» Turns=7000 400
V1 pri 0 SIN 0 325 50
.MODEL D1•1N4007 D(IS=76.9p RS=42.0m BV=1.00k IBV=5.00u CJO=26.5p M=0.333 N=1.45 TT=4.32u)
D1 0 sec D1•1N4007
.MODEL D2•1N4007 D(IS=76.9p RS=42.0m BV=1.00k IBV=5.00u CJO=26.5p M=0.333 N=1.45 TT=4.32u)
D2 0 N01 D2•1N4007
.MODEL D3•1N4007 D(IS=76.9p RS=42.0m BV=1.00k IBV=5.00u CJO=26.5p M=0.333 N=1.45 TT=4.32u)
D3 sec N01 D3•1N4007
.MODEL D4•1N4007 D(IS=76.9p RS=42.0m BV=1.00k IBV=5.00u CJO=26.5p M=0.333 N=1.45 TT=4.32u)
D4 0 0 D4•1N4007
R1 out 0 100
.subckt X2•7812 In Aj Out
F1 In 0 Vc 1
Rcon In 0 1e6
B1 4 Aj V= Table (V(In,Aj), 0,0, 1,0, 14,12, 35,12, 36,0)
Vc 4 Out 0
F2 In Aj Vc 4m
.ends
X2 N01 0 out X2•7812
C1 N01 0 4700uF
C2 N01 0 100nF
C3 out 0 100nF
C4 out 0 1000uF
.tran 500ms
.end
图3：简单稳压电源的电路图以及各个节点的波形图
使用QSPICE对变压器和稳压电源的仿真证明了该工具在复杂电路分析和设计方面的有效性。QSPICE可以管理理想和真实的变压器，从而可以快速配置和仿真交流原型，正如降低电源电压的变压器示例所示。指定匝数的功能大大简化了设计过程，无需计算电感值。
此外，稳压电源电路中加入了桥式整流器、平滑电容器和稳压器，可以提供干净稳定的直流电压，非常适合为敏感电子设备供电。仿真结果清楚地显示了每个元件在降低电压纹波和保持恒定输出电压方面的有效性，这也说明了电源电路的正确设计和配置的重要性。最后，经过检验的 NETLIST提供了一个如何在QSPICE中实现和仿真这些电路的具体示例，为进一步的实验和设计提供了坚实的起点。
(原文刊登于EDN姊妹网站Power Electronics News，参考链接：QSPICE: The Transformer (Part 15)，由Ricardo Xie编译。)
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