自耦變壓器SPICE建模
作者 : John Dunn，EDN專欄作者
自耦變壓器又稱為單繞組變壓器，可分升壓變壓器及降壓變壓器；它是一種只有一組線圈的變壓器，其中一個線圈作為另一線圈的一部份...
在我的SPICE模擬器元件列表中，並不包括「自耦變壓器」(autotransformer)模型。自耦變壓器又稱為單繞組變壓器，可分升壓變壓器及降壓變壓器。自耦變壓器是只有一組線圈的變壓器，其中一個線圈作為另一線圈的一部份。
由於只有一組線圈同時用作原線圈及次線圈，降壓時會從共用線圈導引出一部份用於次線圈，而當升壓時則從共用線圈引出比原線圈多的一部份用作次線圈。因為需要具備這項功能，我便為其建模如下(參見圖 1)。
圖1：自耦變壓器模型。
T1和T2是可以選擇匝數比的理想變壓器。從升壓方向來看，自耦變壓器的升壓比是上變壓器T1的匝數比加1。電感L1在總分接頭繞組上下部份之間100%建模耦合，並設置該模擬的磁化電感值。
在嘗試實際使用此模擬之前，我需要確認模擬的有效性，我做到了。
由於該SPICE 模擬器並未提供直接測量電感的儀器，因此我使用並聯諧振和 LC諧振方程來檢查幾個匝比值的模擬電感(圖2)。
圖2：電感測定，例 1。
分配至L1的Henry電感值是預先考慮惡意而選擇的，因為這種大小的電感可能適用於低頻、高功率應用。然而，我們也可以將此模型擴展到射頻 (RF) 應用。將L1降低到僅27µH會產生以下結果(圖3)：
圖3：電感測定，例 2。
不同的電感，具有不同的頻率，但我們在由SPICE確定諧振頻率提供的數值精度範圍內得到相同的結果。
升壓和降壓轉換的工作方式也相同(分別為圖4和圖5)。無論選擇何種頻率和電感，都會得到相同的結果。
圖4：升壓變換。
圖5：電壓降壓變換。
經過一番的思考和努力後，我將在下一篇文章中介紹實際的自耦變壓器應用。
編譯：Susan Hong
(參考原文：Autotransformer SPICE model，by John Dunn)
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