电源中电磁元件的铁心结构
1引言
铁心是电源中电磁元件的重要部件，对它的性能起着重要的作用。设计电磁元件的铁心，包括以下几个主要内容：
（1）根据电源的电路和工作频率，转换成铁心对软磁材料的要求，选取适用的软磁材料；
（2）根据电源要求的性能指标，选取适用的铁心结构形式；
（3）根据传送功率和输入阻抗（输入电感），计算和选取铁心尺寸；
（4）根据电磁元件电磁场数学模型，进行铁心和线圈参数计算；
（5）根据使用要求，换算铁心散热面积和工作温度。
如果工作频率在10Hz至20kHz的声频范围内，还要考虑周围环境对可闻噪声的要求。在强调环境保护的今天，可闻噪声污染，对人的身心都会造成相当的危害。因此，降低可闻噪声，使它限制在一定范围内，是相当重要的。如果达不到指标，在设计铁心结构时要采取降低噪声的措施。
对有铁心的电源变压器，第（1）、第（2）项是决定性的，文献1中已作介绍，不再赘述。关于第（3）项，比较通用的是从下面三个公式来设计和选取铁心尺寸。
ACAO=P2(1＋η)/KUJfΔBm(1)
ACLC=P2(1＋η)/KUμOμfΔBm(2)
L1=μOμACN12/lC(3)
式中：AC是铁心实际截面积（包括铁心占空系数KC）；
AO是铁心窗口实际面积（包括窗口占空系数KO），ACAO是铁心的特征参数；
P2是电源变压器的输出功率；
η是电源变压器的效率，P2(1＋η)相当于电源变压器的视在功率；
KU是波形系数，对矩形波为2，对正弦波为222；
J是电流密度；
f是工作频率；
ΔBm是工作磁通密度变化范围，对磁通密度双向变化的电源变压器为2Bm，对磁通密度单向变化的电源变压器为Bm－Br；
lC是铁心的平均磁路长度，ACLC是铁心的有效体积；
L1是输入电感；
μO是真空磁导率；
μ是铁心在工作频率下的有效磁导率；
N1是输入（初级）线圈匝数。
关于第（4）项，在超过一定工作频率的高频条件下，电源变压器的设计应当考虑电磁场的一维、二维或三维数学模型，否则会造成相当大的误差。原电子工业部的指导性技术文件SJ/Z292188《开关电源变压器设计方法》已不再适用。应当根据现在已经比较普及的计算机辅助设计，制定新的指导性技术文件。
关于第（5）项，一般不怎么受设计者重视，而是根据试制样品温升试验的结果再作修改。但是对功率较大（例如100W以上），工作频率较高（例如100kHz以上），还是先进行铁心工作温度核算，以便在设计中采取措施，防止铁心温升超过规定值。
以上简单地介绍电源变压器铁心的设计程序，不但是为了强调软磁材料和铁心结构对电源变压器的重要性，同时也是为了澄清现在设计中流行的一些方向误导的作法，供同行们参考。由于收集资料还不完备，这里只介绍高度为厘米级以上的立体式铁心结构，包括复合铁心结构和多功能（磁集成）铁心结构。至于高度为1mm～10mm级的平面式铁心结构和高度为1mm级以下的薄膜式铁心结构，以后再作介绍。
