QSPICE 以方式管理變壓器。這些模型可在“符號(hào)和 IP”、“行為”、“模擬”和“變壓器”下的組件菜單中找到。目前QSPICE管理的模型如圖1所示。

　

　　圖 1：QSPICE 中嵌入的變壓器符號(hào)
　　Transformer組件在NETLIST中創(chuàng)建一個(gè)“X”實(shí)例，SPICE使用語(yǔ)法如下：
　　Xnnn “PRI+ PRI- SEC1+ SEC1- SEC2+ SEC2 […]”
　　其中：
　　PRI+ 和 PRI- 是主節(jié)點(diǎn)
　　SEC1+ SEC1- SEC2+ SEC2 為輔助節(jié)點(diǎn)
　　TURNS=N1 N2 N3 為初級(jí)和次級(jí)的匝數(shù)
　　指定初級(jí)和次級(jí)匝數(shù)的能力加快了變壓器的設(shè)計(jì)過(guò)程，并且無(wú)需指定電感值。下表列出了用戶(hù)可以指定的其他變壓器實(shí)例參數(shù)：

　　圖 2 顯示了由 230 VAC 電壓供電的變壓器的簡(jiǎn)單電路圖。初級(jí)有 1000 匝，次級(jí)有 100 匝。因此，變壓比為10：1，為降壓變壓器。該電路代表一個(gè)由正弦電源供電的簡(jiǎn)單變壓器，負(fù)載電阻連接到變壓器的次級(jí)。變壓器連接到“pri”（初級(jí)）和“sec”（次級(jí)），分別連接到 V1 和 R1。 V1 是施加到變壓器初級(jí)繞組的正弦電壓源。正弦電壓的峰值幅度為325 V（相當(dāng)于230V RMS），頻率為50 Hz，這是世界許多地區(qū)電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)頻率。
　　語(yǔ)法“SIN 0 325 50”表示源以 50 Hz 的頻率在 +325V 和 -325V 之間振蕩。 R1是阻值為100歐姆的電阻，連接到變壓器的次級(jí)繞組。它代表電路的負(fù)載，即從變壓器吸收功率的元件。電源 V1 將正弦交流電壓施加到變壓器的初級(jí)。由于變壓器的配置，該電壓在次級(jí)感應(yīng)，并通過(guò)變壓比降低。如果變壓比為 10:1，則次級(jí)電壓將是初級(jí)電壓的十分之一。如果初級(jí)中的峰值電壓為 325V，則次級(jí)中的峰值電壓將為 32.5V。次級(jí)中降低的電壓施加到負(fù)載電阻器 R1。通過(guò)電阻的電流可以使用歐姆定律計(jì)算：
　　我=V/R
　　峰值電壓為 32.5 V，電阻為 100 歐姆，峰值電流為：
　　32.5/100=0.325A（約325mA）
　　該圖使我們能夠觀察電路中的電壓如何隨時(shí)間變化，顯示初級(jí)和次級(jí)電壓的正弦趨勢(shì)。

　

　　圖 2：將電壓降低十倍的變壓器的仿真
　　該電路的網(wǎng)絡(luò)列表如下所示，在其中您可以看到 X1 組件作為變壓器的存在：
　　* 變壓器
　　X1 “pri 0 sec 0” 匝數(shù)=1000 100
　　V1 pri 0 SIN 0 325 50
　　R1 sec 0 100
　　.tran 500ms
　　.end
　　注意一個(gè)重要的細(xì)節(jié)。眾所周知，在變壓器中，初級(jí)和次級(jí)彼此隔離，并且它們之間僅發(fā)生磁轉(zhuǎn)變。在實(shí)際電路中，初級(jí)和次級(jí)的電氣質(zhì)量是斷開(kāi)的。為了使仿真正常工作，需要在初級(jí)和次級(jí)都添加 GND 符號(hào)。此過(guò)程僅旨在確認(rèn)相對(duì)于地面的所有測(cè)量，但實(shí)際上并不構(gòu)成真正的電氣連接，因此初級(jí)和次級(jí)彼此隔離。
　　簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電源
　　在本段中，模擬了穩(wěn)定的 12 V 電源，它是許多電子應(yīng)用中的基本組件。從圖3中可以看出，該系統(tǒng)由230V主電壓組成，代表主電源。首先通過(guò)變壓器將交流電壓降低到更安全、更可用的電壓水平。然后使用二極管橋式整流器將降低的交流電壓轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)電壓，將交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電。平滑電容器用于進(jìn)一步提高直流電壓的質(zhì)量并減少殘余紋波。，連接的負(fù)載代表電源的接收者，可以是電子設(shè)備、控制電路或任何其他需要穩(wěn)定直流電壓的設(shè)備。通過(guò)對(duì)該電源進(jìn)行仿真，我們可以分析電路的行為，并評(píng)估各種工作條件下的轉(zhuǎn)換效率和輸出電壓的穩(wěn)定性。
　　該圖模擬了將交流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電壓的電源。該圖的頂部是一個(gè)變壓器，其初級(jí)連接到正弦電壓源 V1。次級(jí)提供感應(yīng)電壓。匝數(shù)比為7000:400，這意味著施加到次級(jí)的電壓比初級(jí)的電壓降低。 V1 是正弦交流電壓源，峰值幅度為 325 V，頻率為 50 Hz。這模擬了 230 V RMS 的標(biāo)準(zhǔn)電源電壓。它應(yīng)用于變壓器的初級(jí)。二極管D1、D2、D3和D4形成橋式整流器，將變壓器次級(jí)的交流電壓轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電壓。每個(gè)二極管均被建模為 1N4007，一種標(biāo)準(zhǔn)整流二極管。
　　橋式整流器的工作方式是，無(wú)論交流電壓的極性如何，輸出始終為正電壓。整流后的脈動(dòng)直流電壓含有紋波。為了降低它并獲得更穩(wěn)定的電壓，使用了濾波電容器C1、C2、C3和C4。 7812 穩(wěn)壓器被建模為子電路 (.subckt)，用于將輸出電壓穩(wěn)定在 12 V。子電路內(nèi)部有多個(gè)組件。無(wú)論輸入電壓或連接負(fù)載如何變化，它都能確保輸出電壓保持在 12V。 100歐姆負(fù)載電阻R1模擬消耗電源功率的負(fù)載。這使我們能夠分析作為實(shí)際負(fù)載的電路的行為。仿真通過(guò)四個(gè)圖表從上到下顯示了電路各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓：
　　張圖顯示了施加到變壓器初級(jí)的交流電壓（紅線）。它是一個(gè)峰值約為 325 V 的正弦波形，對(duì)應(yīng)于頻率 50 Hz 時(shí) 230 V 的 RMS 電壓。黑線代表變壓器次級(jí)的電壓。由于變壓器的匝數(shù)比為7000:400，因此次級(jí)電壓明顯低于初級(jí)電壓。次級(jí)電壓的幅值要低得多，但保持與初級(jí)電壓相同的頻率和相位
　　第二張圖（藍(lán)色）表示在二極管電橋輸出端測(cè)得的脈動(dòng)直流電壓。電壓現(xiàn)已整流，僅顯示正弦信號(hào)的正半波
　　第三張圖（藍(lán)色）顯示了施加到由電容器制成的平滑濾波器后的直流電壓。請(qǐng)注意，電壓比上圖中穩(wěn)定得多。盡管仍然存在一些紋波，但這些紋波的幅度明顯減小，表明濾波器正確地平滑了電壓
　　第四張圖（藍(lán)色）顯示了穩(wěn)壓器 7812 輸出的終電壓。該電壓非常穩(wěn)定且干凈，在整個(gè)模擬過(guò)程中保持恒定在 12 V 左右。這表明穩(wěn)壓器工作正常，消除了任何殘余紋波并保持且恒定的輸出電壓，非常適合為敏感電子電路供電。初的幾毫秒的小停頓代表電解平滑電容器完全充電所需的時(shí)間
　　電源原理圖的NETLIST如下所示。建議仔細(xì)檢查它以了解所使用的各種電子元件及其使用語(yǔ)法。
　　* 電源
　　×1 pri 0 sec 0 匝數(shù)=7000 400
　　V1 pri 0 SIN 0 325 50
　　.MODEL D11N4007 D(IS=76.9p RS=42.0m BV=1.00k IBV=5.00u CJO=26.5p M =0.333N=1.45 TT=4.32u)
　　D1 0 秒 D11N4007
　　.型號(hào) D21N4007 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
　　.型號(hào) D31N4007 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 秒 N01 D31N4007 .型號(hào)
　　D41N4007 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 D41N4007
　　R1 輸出 0 100
　　.subckt X27812 輸入 Aj 輸出
　　F1 輸入 0 Vc 1
　　Rcon 輸入 0 1e6
　　B1 4 Aj V= 表 (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 輸出 0 100nF
　　C4 輸出 0 1000uF
　　.tran 500ms

　　.end

　　圖 3：簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源的電路圖以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的波形圖。
　　結(jié)論
　　使用 QSPICE 對(duì)變壓器和穩(wěn)壓電源進(jìn)行的仿真證明了該工具對(duì)于復(fù)雜電路分析和設(shè)計(jì)的有效性。 QSPICE 可以管理理想和實(shí)際變壓器，從而可以快速配置和模擬交流原型，如降低電源電壓的變壓器示例所示。指定匝數(shù)的能力大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程，無(wú)需計(jì)算電感值。此外，穩(wěn)壓電源電路中包含橋式整流器、平滑電容器和穩(wěn)壓器，可提供干凈穩(wěn)定的直流電壓，非常適合為敏感電子設(shè)備供電。