当两个或多个电感器通过电磁感应连接时，它们就耦合在一起。当交流电流过线圈时，会产生从个线圈传递到第二个线圈的磁场，并在该线圈中感应出电压。这就是互感（或互感）现象。耦合线圈可以作为变压器仿真的基本模型。制作变压器时，建议指定电感器的电感值而不是匝数比。在 LTspice 中，您可以通过按键盘上的“L”键在电路图中放置电感器。在其属性中还可以决定是否显示其电流的相位点，如图1所示。该元件的主要参数是其电感量，单位为H（亨利）、mH、uH 、nH 等
　　电感;
　　峰值电流；
　　串联电阻；
　　并联电阻；
　　并联电容。

　　

　　图 1：在 LTspice 中放置一个电感器
　　如果不设置互感会发生什么
　　如果没有指定互感，两个电感器即使设计得非常接近，也不会相互影响，如图 2 所示。
　　该方案有以下要素：
　　2023年11月30日
　　V1：230 VRMS（325 V0p）正弦交流电压发生器；
　　L1：15毫亨电感；
　　L2：5毫亨电感；
　　R1：50欧姆负载电阻。
　　尽管两个电感器被设计为彼此靠近，但模拟器认为它们是独立的并且不相互耦合。有必要明确指定它们的耦合比，如下一段所示。虽然电感器 L1 上施加了高压信号，但电感器 L2 上没有任何依赖信号的痕迹，其电位为 0 V。

　

　　图 2：通常情况下，两个电感器不会相互影响，即使它们靠得很近。
　　互感
　　在 LTspice 中，指定两个或多个电感器之间的互感非常简单。必须遵守以下规则：
　　指定互感指令（K）；
　　指定要进行电感耦合的电感器的名称；
　　指定耦合系数，该系数必须介于 -1 和 1 之间。
　　只有满足这三个条件，电感器才能相互影响，即使它们在电气图上画得很远。对之前方案的修改非常简单，添加以下指令就足够了：
　　K L1 L2 1
　　它指定两个电感器之间的互感系数。在具体情况下，互感系数等于1，即两个电感完美耦合且同相。指定参数如下：
　　“K”：是实际指令；
　　“L1”：是涉及的个电感器的名称；
　　“L2”：是涉及的第二个电感器的名称；
　　“1”：为互感系数。

　　添加“K”指令可以自动显示电感器中的相位点，如图 3 所示，以及相应的信号图。现在，可以从第二电感器L2感应地获取由电感器L1传输的正弦信号。电气图上的位置并不相关，因此也可以将电感器彼此之间的距离画出。有时，需要提供与电感L1串联的电阻值，因为可能会发生与发电机的关键并联和短路。

　　图 3：两个电感器通过使用“K”指令相互耦合。
　　互感系数为 1 表明两个电感器完美耦合。互感系数不为 1 表示两个电感器部分耦合。图 4 显示了耦合系数变化时 L1 和 L2 的电压。在模拟中，提供了系数1、0.7、0.3、0、-0.3、-0.7和-1。可以看出，对于带有负号的系数，信号的相位是反转的。

　　

　　图 4：改变耦合系数的值也会改变感应传输的类型
　　使用 Ltspice 设计变压器
　　变压器的模拟非常简单，请参阅图 5 中的电气图。步是为变压器的每个绕组（在本例中为初级和次级）绘制一个电感器。初级电感器的串联电阻值为 1 毫欧。出于图形和美观的目的，变压器磁芯也可以画在两个电感器之间的中心，并添加一两条虚线。然后，必须使用之前已经见过的以下“K”指令来耦合电感器：
　　K L1 L2 1

　　耦合系数为1表示不存在电感泄漏。对于实际电路，始终建议从耦合系数 1 开始，因为数学处理（尤其是在高频下）要快得多。

　　图5：15:1变比降压变压器的电气应用图。
　　然后，如果应用需要，可以根据电气图的需要进行修改。因此，有必要将这些值归因于各个电感器，而不是变压器的匝数比。根据以下公式，电感比与匝数比相对应：

　

　　换句话说，感应比必须设置为等于匝数比的平方。例如，对于 1:4 的比率，您可以按 1:16 的比率输入电感值。或者，对于 9:1 的比率，您应该以 81:1 的比率输入电感值。我们的变压器的特性，从电压的角度来看，必须是以下几点：

　　类型：降压变压器；
　　有效值输入电压=230VAC；
　　所需的 RMS 输出电压 = 15 VAC。
　　根据该数据可以计算输入和输出零峰值电压以及相关的变压比：
　　零峰值输入电压 = VRMS * sqrt(2) = 325.269 V；
　　有效值输出电压 = VRMS * sqrt(2) = 21.213 V；
　　变压比：N1/N2=V1/V2=15.33:1；
　　电感之间的比率：(V1/V2)^2 = 235:1
　　这意味着电感 L2 必须比电感 L1 小 235 倍。在实际中，计算匝数主要是为了变压器必须承受的电流。这意味着变压器输出端的电压始终恒定，从而保持两个电感器之间的比率恒定。下表（理论）证实了这一规则：

　

　　新设计的变压器的NETLIST如下：
　　 Giovanni Di Maria 的 Trasformer (LTspice)
　　L1 输入 N001 47000 Rser=1m
　　L2 输出 0 200
　　V1 输入 N001 SINE(0 325 50)
　　R1 输出 0 50
　　.tran 100m
　　K L1 L2 1
　　.backanno.end
　　与 ngspice 相同的变压器项目

　　ngspice 的电路源实际上与 LTspice 的电路源相同。由于软件不管理“Rser”参数，因此在主电路中串联了一个 1 毫欧电阻。源码如下图所示：

　　 Giovanni Di Maria (ngspice) 的 Trasformer
　　L1 输入 N002 47000
　　L2 输出 0 200
　　V1 输入 N001 SINE(0 325 50)
　　R1 输出 0 50
　　R2 N002 N001 0.001
　　K L1 L2 1
　　.control
　　tran 100u 200m
　　图 v(输入),v （输出）
　　.endc
　　.end

　　通过运行脚本，ngspice 软件计算变压器的行为。在图 6 中，可以在时域中观察“输入”和“输出”节点上的电压图。

　　图 6：变压器“输入”和“输出”节点的电压图，由 ngspice 生成。
　　图 6：使用 ngspice 生成的变压器“输入”和“输出”节点电压图
　　通常需要电感耦合许多电感器，例如在中心配备抽头的变压器或更复杂的变压器（其中有许多电绕组）的情况下。在这些情况下，可以通过两种可能的不同方式使用“K”指令。个在一行中提供了耦合的声明：
　　K1 L1 L2 L3 L4 1
　　第二种方法与种方法完全等效，提供了六个不同且独立的声明，每个绕组一个声明，两个两个地开发所有可能的组合：
　　K1 L1 L2 1
　　K2 L1 L3 1
　　K3 L1 L4 1
　　K4 L2 L3 1
　　K5 L2 L4 1
　　K6 L3 L4 1
　　结论
　　变压器和耦合电感器是许多电源设计中不可或缺的组件，例如包含各种类型转换器的开关稳压器。通常。的方法是为变压器的每个绕组定义一个单独的电感器，通过强大的“K”指令，通过单个互感指令将它们全部磁耦合在一起。