简 介： 本文介绍了在LTspice中构建理想变压器模型的仿真电路及其工作原理。通过两个可控恒流源（G1和G2）的电压控制比率，实现了输入输出电压的比值（N:1）和输入输出电流的比值（1:N），从而保证了输入输出功率相同。文章还分析了电路中电阻R2的作用，指出其阻值越大越有利于维持电压比值，并探讨了电路中无关电流的存在。通过仿真验证了电路的正常工作，并解释了各元件在电路中的功能。
关键词：理想变压器，工作原理
这是今天下午看到的LTspice中的理想变压器的仿真电路。电路中，电源从左边输入到电路网络。从右边输出到电阻负载。输入电流通过G3对应的可控恒流源，输出电流通过G4对应的可控恒流源。由于两个恒流源的控制电压连接在一起，是相同的。左边的恒流源控制参数为1，右边的恒流源控制参数为N，所以左边与右边对应的电流之比为 1:N。
再考察中间这个节点，下面电阻R2的阻值非常大，可以认为下边断开，同样，上面是两个恒流源的控制端口，也是断开的。由此可以知道，电流源G1和G2的输入输出电流是相同的。再根据它们各自的电压控制比率分别是1和N，由此，可以知道它们对应的两个控制端口的电压之比为 N:1，这也反映了这个电路的输入输出电压的比值。由此，我们可以看到，该电路的输入电功率与输出电功率是相同的。
对于仿真电路中，有兩個电阻很奇怪。Rin 似乎对于电路功能没有什么作用。R2 似乎也不应该存在。下面将 R1 修改为 0。看一下仿真结果，可以看到仿真结果是正常的，只是，现在Rin的阻值 为0，无法观察到流过Rin的电流大小了。下面，将R2 从电路中断开。继续进行仿真，仿真结果出现错误。 标明，电路中间的节点不能够悬浮。好吧，下面将这两个电阻在电路中的功能。
分析输入信号对于电路各节点的影响。当输入电压升高，使得电流源G1输出等比例的电流。这个电流会在R2上产生升高的电压，这个电压使得G41输出电流，并在负载电阻上产生电压。这个電壓使得电流源G2产生反向的电流，从而使得G1的电流流向G2，這就使得恆流源G1的輸出電流找到了流出的通路。由于R2的电阻很大，對於G1輸出電流影響很小，所以 G1输出的电流大小为 V1，G2流入的电流也是 V1，进而要求G2的控制电压为 V1除以N。这个电压会在负载电阻上产生电流，这个电流大小等于输出电压除以负载电阻。这个电流 是由电流源G4产生的，由此，我们可以得到G4的控制电压的大小，等于V1除以1600。根据输入电压峰值为 170V。所以G4控制电压大小为 106mV左右。观察仿真结果，可以看到的确中间节点的电压峰值在 106mV左右。
两个电流源 G3，G4的控制电压是相同的，因此，它们流过的电流，就应该与它们各自电压控制系数成正比。电路的输出电流，与电路的输入电流之间的比值，等于 1：N。这与输入输出电压之间的比值是相反的。由此构成了理想变压器的输入输出功率相同。
经过前面的思考，我们大体理解了这个电路的功能。输入输出电压之间的比值，取决于下面两个电流源的电压控制系数的比值。输出电压的形成，实际上收到了电流源 G41 进行反馈而维持的电流平衡，进而使得输出电压与输入电压的比值。在这个过程中，电阻R2 可以取越大越好，如果R2的取值小了，这会影响输入输出之间的电压比值。输入输出电流，取决于上面两个电流源的电压控制系数。电路中，除了输入输出电压之外，还有一个流过G1，G2的电流，这个电流与电路本身的输入输出电流没有任何关系。只是 於输入电压成正比，这个比例系数与G1的电压控制系数有关系。
LTspice中的理想变压器模型: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/147772852?spm=1011.2415.3001.5331
