CN111383830B - 磁性单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，提供一种磁性单元，包含磁芯和绕组，该绕组包含第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组磁耦合，所述磁芯包含排列为一排的Q根磁柱(Q为≥2的自然数)，所述第一绕组绕设于所述Q根磁柱，所述第二绕组绕设于所述Q根磁柱。通过使第一绕组的线圈位于任意相邻两磁柱之间的部分大体上是沿任意相邻两磁柱之间的对称平面对称分布的，因此任意相邻两磁柱之间的磁动势MMF分布均匀，从而本发明的磁性单元在具有很小的交流损耗的同时，也具备了很高的铜利用率(从而具有很小的直流导通电阻Rdc)，由此在总体上具有很小的损耗。

Description

磁性单元
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种磁性单元。
背景技术
随着人类对智能生活要求的提升，社会对数据处理的需求日益旺盛。全球在数据处理上的能耗，平均每年达到数千亿甚至数万亿度；而一个大型数据中心的占地面积可以达到数万平方米。因此，高效率和高功率密度，是这一产业健康发展的关键指标。
数据中心的关键单元是服务器，其主板通常由CPU、Chipsets(中央处理器、芯片组)内存等等数据处理芯片和它们的供电电源及必要外围元件组成。随着单位体积服务器处理能力的提升，意味着这些处理芯片的数量、集成度也在提升，导致空间占用和功耗的提升。因此，为这些芯片供电的电源(因为与数据处理芯片同在一块主板上，又称主板电源)，就被期望有更高的效率，更高的功率密度和更小的体积，来支持整个服务器乃至整个数据中心的节能和占地面积缩小。为了满足高功率密度的需求，电源的开关频率也越来越高，业界低压大电流电源的开关频率基本都在 1MHz。
高频高功率密度磁性元件大多数都是使用PCB来实现绕组，同时在预留出孔位来安装磁性材料，也就是常说的磁芯来实现。如图1A所示，该磁性元件包含了绕组1，2和磁芯，其中绕组1，2是采用PCB上的铜箔来实现，由于PCB是多层铜箔加上绝缘层叠起来，因此绕组1，2是具有多层结构的铜箔结构，图1B是图1A的上平面图。
为了方便说明，图1B为对称形态，如图所示，共有两条对称线，分别为中心线1与中心线2。
为了实现高效率低损耗的绕组，主要要考虑两个方面，第一考虑绕组的直流导通电阻Rdc，第二是绕组的交流损耗系数Kac，绕组损耗可以表示如下：
Pwinding＝Irms2×Rdc×Kac
其中Irms是通过绕组的电流有效值，由电路工作状态决定。在相同的工作状态下，Rdc与Kac越小，则绕组损耗越低。
对于PCB或者是铜箔式的绕组，相同面积厚度的情况下提高铜箔的利用率是提高Rdc的关键，如图2所示的一个典型的PCB绕组，可以看出，扣除PCB中必要的磁柱开孔，影响到铜利用率的为绕组间隙，绕组间隙越大，越多，则绕组中铜箔利用率越低，绕组的Rdc越高，则绕组的损耗加大。一般的，绕组间隙是由工艺决定，与PCB铜箔厚度和厂家的制程相关，所以绕组间隙W2有一个最小值，不会随着绕组和间隙的总宽度W1的变小而继续变小，因此，在W1接近W2的情况下，间隙的个数将明显影响 winding的铜利用率。举个实际的例子，如果W1＝2mm，W2最小为0.2mm，两个winding间隙，则铜利用率大约为80％，如果W1＝1mm，而W2与间隙数不变，则铜利用率降为60％。减少间隙的个数成为提高铜利用率的最有效的选择，如果没有间隙则匝数变为1匝每层，铜利用率为100％，这样需要更多的层数来实现所需的匝数，带来的一个显而易见的问题就是成本的提高和PCB厚度的提升。实际中PCB的层数是受到限制的，因此每层一匝的情况并不能适用每一种情况。
另外一个影响绕组损耗的关键参数是Kac，这是由绕组的结构，开关频率，铜箔厚度所决定，在开关频率与铜箔厚度固定的情况下，绕组结构决定了Kac的大小趋势，而这可以通过典型的MMF(磁动势)来简单的判断，一般来说，MMF分布越均匀，则Kac越小，图3A展示了一个例子，磁柱之间为偶数匝的一种结构的MMF图，该图左侧为沿着图1B所示的中心线1画出的图1A的剖面结构图，P代表原边绕组，S1，S2则为副边绕组。右侧则为两个磁柱中间绕组的MMF图。从MMF来说，该MMF分布最大点与最小点的绝对值相同，因此分布比较均匀，没有明显的MMF值偏大或偏小。而图 3B则不同，磁柱之间存在奇数匝的布线层，其MMF图显示其中有一点明显偏大，因此该结构会出现Kac变大。实际仿真结构显示，在1MHz，3oz铜厚的情况下，图3B较图3AKac增大了25％左右。因此，MMF分布越均匀，则Kac越小，而MMF分布均匀与绕组的结构有关，图3A上下绕组分布均匀，故而有MMF分布均匀，而图3B中所示绕组上下并不一致，因此分布并不均匀。当磁柱之间存在设置有奇数匝(2n+1匝)绕组的布线层时，这一现象较为明显。
因此，需要一种新的磁性单元的结构设计方案。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种磁性单元，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。
根据本发明的第一方面，公开一种磁性单元，其特征在于，所述磁性单元包含磁芯和绕组，该绕组包含第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组磁耦合，所述磁芯包含排列为一排的Q根磁柱，其中Q为≥2 的自然数，所述第一绕组绕设于所述Q根磁柱，所述第二绕组绕设于所述Q 根磁柱；
其中，所述第一绕组包含形成于第一布线层的第一部分绕组和形成于第二布线层的第二部分绕组；其中，所述Q根磁柱中相邻的第i磁柱与第 i+1磁柱之间形成一虚拟直线，所述虚拟直线与所述第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述虚拟直线与所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述虚拟直线与所述第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述虚拟直线与所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，其中，1≤i≤Q-1， n≥1；
其中，所述第i磁柱和所述第i+1磁柱具有一对称平面，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1 个交叉线段和所述对称平面相交；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述对称平面相交。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一部分绕组绕设所述第i磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i磁柱的最内匝串联连接，所述第一部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝串联连接。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述对称平面两侧的长度的比值A∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述对称平面两侧的长度的比值B∈[0.7,1.43]。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于所述第n+1个交叉线段的长度；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第 i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1 个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一绕组或所述第二绕组由PCB、铜箔、线饼或其组合构成。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组中的其中一个绕组为一变压器的原边绕组，另一个绕组为所述变压器的副边绕组。
根据本发明的一示例实施方式，所述磁性单元包括多个所述第一绕组绕设于所述Q根磁柱。
根据本发明的第二方面，公开一种磁性单元，其特征在于，所述磁性单元包含磁芯和绕组，该绕组包含第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组磁耦合，所述磁芯包含排列为P排Q列矩阵的P*Q根磁柱，其中P，Q为≥2的自然数，所述第一绕组绕设于所述P*Q根磁柱，所述第二绕组绕设于所述P*Q根磁柱；
其中，所述第一绕组包含形成于第一布线层的第一部分绕组和形成于第二布线层的第二部分绕组；其中，所述每一排的Q根磁柱中相邻的第i 磁柱与第i+1磁柱之间形成一第一虚拟直线，所述第一虚拟直线与所述第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第一虚拟直线与所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述第一虚拟直线与所述第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第一虚拟直线与所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述每一列的P根磁柱中相邻的第j磁柱与第j+1磁柱之间形成一第二虚拟直线，所述第二虚拟直线与所述第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第二虚拟直线与所述第一部分绕组位于所述第j 磁柱与所述第j+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述第二虚拟直线与所述第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第二虚拟直线与所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，其中，1≤i≤Q-1，1≤j≤P-1，n≥1；
其中，所述每一排中相邻的所述第i磁柱和所述第i+1磁柱具有一第一对称平面，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第一对称平面相交；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第一对称平面相交；所述每一列中相邻的所述第 j磁柱和所述第j+1磁柱具有一第二对称平面，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第二对称平面相交；所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1 磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第二对称平面相交。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组绕设所述第i磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i 磁柱的最内匝串联连接，所述第一部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝串联连接；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组绕设所述第j磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第j磁柱的最内匝串联连接，所述第一部分绕组绕设所述第j+1磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第j+1磁柱的最内匝串联连接。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第一对称平面两侧的长度的比值C∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第一对称平面两侧的长度的比值D∈ [0.7,1.43]；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第二对称平面两侧的长度的比值E∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第二对称平面两侧的长度的比值F∈[0.7,1.43]。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的 2n+1个交叉线段的长度相等；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1 个交叉线段的长度相等。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他 2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1 个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j 磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第 n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一绕组或所述第二绕组由PCB、铜箔、线饼或其组合构成。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组中的其中一个绕组为一变压器的原边绕组，另一个绕组为所述变压器的副边绕组。
根据本发明的一示例实施方式，所述磁性单元包括多个所述第一绕组绕设于所述P*Q根磁柱。
根据本发明的一示例实施方式，所述P排Q列矩阵中任一排与任一列之间的夹角为80°～90°。
根据本发明的一些实施方式，通过使第一绕组的线圈位于任意相邻两磁柱之间的部分大体上是沿任意相邻两磁柱之间的对称平面对称分布的，因此任意相邻两磁柱之间的磁动势MMF分布均匀，从而本发明的磁性单元在具有很小的交流损耗的同时，也具备了很高的铜利用率(从而具有很小的直流导通电阻Rdc)，由此在总体上具有很小的损耗。
根据本发明的一些实施方式，通过增加更多的磁柱进行矩阵式扩展，可以获得更多面积及更大面积比例上的磁动势MFF分布均匀区域。
根据本发明的另一些实施方式，通过分别将第一部分绕组(/第二部分绕组)位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1 个交叉线段的长度大于等于其他2n个交叉线段的长度,这样可以获得更低的绕组阻抗Rdc。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
图1A示出使用PCB绕组的磁性元件的立体图。
图1B示出使用PCB绕组的磁性元件的平面图。
图2示出典型的PCB绕组的示意图。
图3A示出现有的一磁性单元及其磁动势分布的示意图。
图3B示出现有的另一磁性单元及其磁动势分布的示意图。
图4示出根据本发明一示例实施方式的磁性单元的示意图。
图5A示出根据本发明的具有两根磁柱的磁性单元的俯视图。
图5B示出沿图5A中AA’方向的剖面图及磁动势分布的示意图。
图6A示出根据本发明的具有四根磁柱的磁性单元的俯视图。
图6B示出沿图6A中AA’方向的剖面图及磁动势分布的示意图。
图7示出根据本发明的具有二、三、四根磁柱的磁性单元在n等于1 时交叉线段的分布示意图。
图8A示出包括两个第一绕组的磁性单元的俯视图。
图8B示出沿图8A中AA’方向的剖面图。
图9示出根据本发明另一示例实施方式的磁性单元的示意图。
图10A示出根据本发明的具有2X2矩阵磁柱的磁性单元的俯视图。
图10B示出沿图10A中AA’方向的剖面图。
图11示出根据本发明的具有2X3矩阵磁柱的磁性单元的俯视图。
图12示出根据本发明另一示例实施方式的磁性单元的交叉线段的分布示意图。
图13示出图10A所示的磁性单元的交叉线段的分布示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本发明将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本发明概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的，因此不能用于限制本发明的保护范围。
本发明的目的在于提供一种磁性单元，包含磁芯和绕组，该绕组包含第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组磁耦合，所述磁芯包含排列为一排的Q根磁柱(Q为≥2的自然数)，所述第一绕组绕设于所述Q 根磁柱，所述第二绕组绕设于所述Q根磁柱。通过使第一绕组的线圈位于任意相邻两磁柱之间的部分大体上是沿任意相邻两磁柱之间的对称平面对称分布的，因此任意相邻两磁柱之间的磁动势MMF分布均匀，从而本发明的磁性单元在具有很小的交流损耗的同时，也具备了很高的铜利用率(从而具有很小的直流导通电阻Rdc)，由此在总体上具有很小的损耗。
下面结合图4-8B对本发明的一种磁性单元进行详细说明，其中，图4 示出根据本发明一示例实施方式的磁性单元的示意图；图5A示出根据本发明的具有两根磁柱的磁性单元的俯视图，但仅以L1、L2两层布线层为例分别给出了俯视示意；图5B示出沿图5A中AA’方向的剖面图及磁动势分布的示意图；图6A示出根据本发明的具有四根磁柱的磁性单元的俯视图；图 6B示出沿图6A中AA’方向的剖面图及磁动势分布的示意图；图7示出根据本发明的具有二、三、四根磁柱的磁性单元在n等于1时交叉线段的分布示意图；图8A示出包括两个第一绕组的磁性单元的俯视图；图8B示出沿图8A中AA’方向的剖面图。磁柱可以通过磁芯上盖板和磁芯下盖板连接，本案不以此为限。
如图4-8B所示，磁性单元包含磁芯和绕组，该绕组包含第一绕组R1 和第二绕组R2，第一绕组R1和第二绕组R2磁耦合，其中，第一绕组R1标出了具体的匝数序号，第二绕组R2未标出具体匝数序号。第二绕组R2的实现也可以分布在一层布线层或两层布线层中，本发明并不以此为限。磁芯包含排列为一排的由Q1至QQ的Q根磁柱(Q为≥2的自然数)，第一绕组 R1绕设于所有的Q根磁柱，第二绕组R2绕设于所有的Q根磁柱；其中，第一绕组R1包含形成于第一布线层L1的第一部分绕组和形成于第二布线层 L2的第二部分绕组；磁芯可以包含Q根磁柱以外的其他磁柱。其中，Q根磁柱中相邻的第i磁柱与第i+1磁柱之间形成一虚拟直线(如图5A中的AA’线)，虚拟直线与第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且虚拟直线与第一部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个(如图7所示，其中图7示出了根据本发明的具有二、三、四根磁柱的磁性单元在n 等于1时交叉线段的分布示意图，相邻两磁柱之间形成的交叉线段为3个，是奇数个)，虚拟直线与第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且虚拟直线与第二部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，其中，1≤i≤Q-1，n≥1，实际上2n+1也就是任意相邻两根磁柱之间具有的绕组线圈的匝数，在以下的叙述(及相应附图)中均以n＝1(即任意相邻两根磁柱之间具有的绕组线圈的匝数为3)为例进行说明，但本发明不以此为限；其中，第i磁柱和第i+1磁柱具有一对称平面，第一部分绕组位于第i 磁柱与第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和对称平面相交，如图5B中所示，第一部分绕组位于第一磁柱Q1与第二磁柱Q2之间的 3个交叉线段的第2个交叉线段(即位于匝数标号为6的绕组线圈上的交叉线段)和对称平面相交；第二部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的 2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和对称平面相交，如图5B中所示，第二部分绕组位于第一磁柱Q1与第二磁柱Q2之间的3个交叉线段的第2个交叉线段(即位于匝数标号为3的绕组线圈上的交叉线段)和对称平面相交。在这种分布结构下，相邻两磁柱之间的奇数匝绕组趋向于均衡分布，有利于MMF分布。Q根磁柱的任两个相邻磁柱均可以形成虚拟直线，不同磁柱形成的多个虚拟直线可以是不重合的，分别用于查验对应的两磁柱之间的绕组分布即可。
以图5A-5B所示的具有两根磁柱的磁性单元为例，图5A示出根据本发明的具有两根磁柱的磁性单元的俯视图，图5B示出沿图5A中AA’方向的剖面图及磁动势分布的示意图，由图中可以看到，第一绕组R1一共形成了匝数标号依次为1-6的6匝绕组线圈，而这6匝绕组线圈位于两磁柱之间的部分大体上是沿对称平面对称分布的，因此两磁柱之间的磁动势MMF分布均匀(6匝绕组线圈位于两磁柱之间的部分若是沿对称平面对称分布的话则两磁柱之间的磁动势MMF分布最均匀)，6匝绕组线圈采用L1、L2两层布线层共同实现，每层需要形成3匝(奇数匝)绕组，6匝绕组线圈包括位于布线层L1的第一部分绕组1、5、6和位于第二布线层L2的第二部分绕组2、 3、4，每层布线层中位于相邻磁柱之间的匝数为奇数(也体现为交叉线段的数量为奇数)，因此需要均衡分布。如图5B中的磁动势MMF分布所示，由于磁动势MMF分布越均匀，则交流损耗系数Kac越小，因此本发明的磁性单元具有很小的交流损耗；而在铜利用率上，本发明的磁性单元的绕组线圈之间的间隙也较少(相比于现有技术图3A中每个布线层在相邻磁柱之间均有5个间隙的情况，图5A-5B中在保持匝数相同的情况下每个布线层在相邻磁柱之间的间隙只有2个)，因此具备了更高的铜利用率。也就是说，本发明的磁性单元在具有很小的交流损耗系数Kac的同时，也具备了很高的铜利用率(从而具有很小的直流导通电阻Rdc)，从而在总体上具有很小的导通损耗。
由于具备了磁动势MMF分布均匀特性的区域是在两个磁柱之间的区域，而在其他区域并不具备其特性，因此由两个柱组成的磁动势MMF分布均匀特性的面积大约为整体面积的1/4。如果有更多的磁柱扩展，可以获得更多面积上的MMF分布均匀区域。如图6A-6B所示的具有四根磁柱的磁性单元，第一绕组R1一共形成了匝数标号依次为1-12的12匝绕组线圈，而这12 个绕组线圈位于两磁柱之间的部分大体上是对称分布的，相邻两磁柱之间任一布线层需要形成3匝绕组(奇数匝)。通过设计使得3个交叉线段的第 2个交叉线段和对应的相邻两磁柱之间的对称平面(如图6B中虚线所示) 相交，磁柱中间处均可实现较好的MMF分布，由于在4个磁柱情况下磁柱间的面积占比增加，因此大约是37.5％面积会得到较好的MMF分布，高于两柱的25％。随着磁柱个数增加，均匀分布的面积也随之增加。
图6B中，以左数第一个磁柱和第二个磁柱中间的绕组线圈分布为例，布线层L1、L2均有编号为①②③的三个交叉线段，其中最中间的交叉线段②被左数第一个磁柱和第二个磁柱的对称平面(如左侧虚线所示)切割，且被切割的两部分的长度大约相等，即比值约为1，但在其他实施例中，该比值也可以为0.7或1.43等其他比值，能确保中间的交叉线段②被对称平面切割即可。当该比值∈[0.7,1.43]时，MMF分布更均匀。
此外，如图6B所示，交叉线段①的长度小于交叉线段②的长度，交叉线段②的长度大于交叉线段③的长度。当交叉线段的数量更多时(仍为奇数个)，各个交叉线段的长度的设计可以是灵活的，例如最中间的交叉线段的长度最长，最中间的交叉线段两侧的交叉线段的长度依次递减，此时总的绕组阻抗最小；或者各个交叉线段的长度相接近，此时方便设计；也可以选用其他的长度设计，如最中间的交叉线段的长度最长，其他交叉线段的长度可以小于等于最中间的交叉线段的长度，本发明并不以此为限。
根据本发明的一示例实施方式，第一绕组或第二绕组由PCB、铜箔、线饼或其组合构成。可以根据需要选择合适的绕组构成方式/材料。
根据本发明的一示例实施方式，第一绕组包括位于第一布线层的第一部分绕组和位于第二布线层的第二部分绕组。第一部分绕组绕设第i磁柱的最内匝和第二部分绕组绕设第i磁柱的最内匝串联连接，第一部分绕组绕设第i+1磁柱的最内匝和第二部分绕组绕设第i+1磁柱的最内匝串联连接。以图5A-5B所示的具有两根磁柱的磁性单元为例，其中位于L1层的第一部分绕组绕设第一磁柱Q1的最内匝1和位于L2层的第二部分绕组绕设第一磁柱Q1的最内匝2通过过孔形成串联连接，第一部分绕组绕设第二磁柱 Q2的最内匝5和第二部分绕组绕设第二磁柱Q2的最内匝4通过过孔串联连接，从而形成了依次流经匝数标号为1-6的线圈的电流流动路径，其中图中指向绕组的箭头表示某一时刻电流流入方向，背向绕组的箭头表示电流流出方向。而串联连接的具体方式可以根据绕组具体的构成方式/材料而定，如果是PCB，可能是通过过孔，如果是铜箔，可能是通过镀铜、铜箔折叠、铜柱等方式连接。第一部分绕组和第二部分绕组可以分别包含几段绕组，本案不以此为限。
根据本发明的一示例实施方式，第一部分绕组位于第i磁柱与第i+1 磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在对称平面两侧的长度的比值A∈[0.7,1.43]，第二部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的2n+1 个交叉线段的第n+1个交叉线段在对称平面两侧的长度的比值B∈ [0.7,1.43]。通过限定该比值，对称平面切割相邻磁柱之间奇数匝绕组中的最中间匝的位置更容易实现均衡的MMF分布。
根据本发明的一示例实施方式，第一部分绕组位于第i磁柱与第i+1 磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等，第二部分绕组位于第i磁柱与第 i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等。各个交叉线段的长度相等的实施方式设计、制造简单，易于实现，且交叉线段在对称平面两侧是完全对称分布的，因此两磁柱之间的磁动势MMF分布更加均匀，从而获得更小的交流损耗系数Kac。但本发明不以此为限，也可以是第一部分绕组位于第 i磁柱与第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等、而第二部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度不相等或不完全相等。
根据本发明的一示例实施方式，第一部分绕组位于第i磁柱与第i+1 磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n 个交叉线段的长度，且其他2n个交叉线段中至少一个线段的长度小于第n+1 个交叉线段的长度；第二部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的2n+1 个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个交叉线段的长度，且其他2n个交叉线段中至少一个线段的长度小于第n+1个交叉线段的长度。
根据本发明的一示例实施方式，所述第一部分绕组位于第i磁柱与第 i+1磁柱之间的交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1 个向第2n+1个依次递减；第二部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减。
根据本发明的一示例实施方式，第一绕组和第二绕组中的其中一个绕组为一变压器的原边绕组，另一个绕组为变压器的副边绕组。可以根据需要而定，并无任何限制。
根据本发明的一示例实施方式，磁性单元包括多个第一绕组绕设于Q 根磁柱。也就是说在绕组层数上进行扩展(即在z方向上进行扩充)，主要用于增加铜面积，减少Rdc。例如图8A-8B示出包括两个第一绕组的磁性单元；每个磁柱上有两个第一绕组，总共包括第一布线层L1至第四布线层L4 等4个布线层，其中第一布线层L1可以和第二布线层L2串联构成第一个第一绕组，第三布线层L3和第四布线层L4可以串联构成另一绕组。而同样的，串联连接的具体方式可以根据绕组具体的构成方式/材料而定，如果是PCB，可能是通过过孔，如果是铜箔，可能是通过镀铜、铜箔折叠、铜柱等方式连接。
如前所述，由于具备了磁动势MMF分布均匀特性的区域是在两个磁柱之间的区域，而在其他区域并不具备其特性，因此由两个磁柱组成的磁动势MMF分布均匀特性的面积大约为整体面积的1/4。如果有更多的磁柱扩展，可以获得更多面积上的MFF分布均匀区域。下面结合图9-13对本发明的对磁柱进行矩阵式扩展的磁性单元进行详细说明，其中，图9示出根据本发明另一示例实施方式的磁性单元的示意图；图10A示出根据本发明的具有2X2矩阵磁柱的磁性单元的俯视图；图10B示出沿图10A中AA’方向的剖面图；图11示出根据本发明的具有2X3矩阵磁柱的磁性单元的俯视图；图12示出根据本发明另一示例实施方式的磁性单元的交叉线段的分布示意图；图13示出图10A所示的磁性单元的交叉线段的分布示意图。
如图9、12所示，磁性单元包含磁芯和绕组，绕组包含第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组磁耦合，磁芯包含排列为P排Q列矩阵的由 QP(1，1)至QP(Q，P)的P*Q根磁柱，其中P，Q为≥2的自然数，第一绕组绕设于P*Q根磁柱，第二绕组绕设于P*Q根磁柱；其中，第一绕组包含形成于第一布线层L1的第一部分绕组和形成于第二布线层L2的第二部分绕组；其中，每一排的Q根磁柱中相邻的第i磁柱与第i+1磁柱之间均可以形成一第一虚拟直线，第一虚拟直线可以与对应的位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且第一虚拟直线与第一部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，第一虚拟直线与第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且第一虚拟直线与第二部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，每一列的P根磁柱中相邻的第j磁柱与第j+1磁柱之间形成一第二虚拟直线，第二虚拟直线与第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且第二虚拟直线与第一部分绕组位于所述第j磁柱与第j+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，第二虚拟直线与第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且第二虚拟直线与第二部分绕组位于第j磁柱与第j+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个(如图12所示，其中图12示出了根据本示例实施方式的磁性单元在n等于1时交叉线段的一种分布示意图，其中以n＝1为例，即交叉线段为3个，其他情况下，每一排的Q根磁柱中的第一磁柱外与第Q磁柱外的交叉线段个数均可为n个或 n+1个，且每一列的P根磁柱中的第一磁柱外与第P磁柱外的交叉线段个数均可为n个或n+1个，不限于图12中的排布方式；同样的，对于如图7所示的磁柱排成一排的磁性单元，两端磁柱之外的交叉线段个数均可为n个或n+1个，相邻磁柱之间为2n+1个。多根磁柱的任两个相邻磁柱均可以形成第一(第二)虚拟直线，不同磁柱形成的多个虚拟直线可以是不重合的，分别用于查验对应的两磁柱之间的绕组分布即可。此外，图13示出具有2X2 矩阵磁柱的磁性单元在n等于1时交叉线段的一种分布示意图，相邻磁柱间的交叉线段个数均为3个，但第一磁柱和第四磁柱之外的交叉线段分布不限于图13中的排布方式，每个磁柱外的交叉线段个数可为1个或者2个)，其中，1≤i≤Q-1，1≤j≤P-1，n≥1，实际上2n+1也就是任意相邻两根磁柱之间具有的绕组线圈的匝数，在以下的叙述(及相应附图)中均以n＝1 (即任意相邻两根磁柱之间具有的绕组线圈的匝数为3)为例进行说明，但本发明不以此为限；其中，每一排中相邻的第i磁柱和第i+1磁柱具有一第一对称平面，第一部分绕组位于第i磁柱与第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和第一对称平面相交；第二部分绕组位于第i 磁柱与第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和第一对称平面相交；每一列中相邻的第j磁柱和第j+1磁柱具有一第二对称平面，第一部分绕组位于第j磁柱与第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1 个交叉线段和第二对称平面相交；第二部分绕组位于第j磁柱与第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和第二对称平面相交。
以图10A-10B所示的具有2X2矩阵磁柱的磁性单元为例(此外，图11 示出根据本发明的具有2X3矩阵磁柱的磁性单元的俯视图)，图10A示出根据本发明的具有2X2矩阵磁柱的磁性单元的俯视图；图10B示出沿图10A 中AA’方向的剖面图，由图中可以看到，第一绕组R1一共形成了匝数标号依次为1-12的12匝绕组线圈，而这12匝绕组线圈位于两磁柱之间的部分大体上是沿对称平面对称分布的，如图10B中两相邻磁柱QP(2，1)和QP(2，2)之间在L1、L2布线层形成的匝数(交叉线段)为奇数，且中间的交叉线段 8、11被第二对称平面相交，因此两磁柱之间的磁动势MMF分布均匀(12 匝绕组线圈位于两磁柱之间的部分若是沿对称平面对称分布的话则两磁柱之间的磁动势MMF分布最均匀)。而且进一步的，由于磁柱的增加，并且在相邻磁柱之间处均可实现较好的MMF分布，因此大约是50％面积会得到较好的MMF分布，相比较如图6A-6B所示的同样包括4根磁柱(其成一排排列) 的示例实施方式(如前所述，其大约是37.5％的面积会得到较好的MMF分布) 来说，MMF较好的区域更多。而随着磁柱个数增加，均匀分布的面积也随之增加。
也就是说，在磁柱数量相同的情况下，磁柱呈矩阵式排列的磁性单元要比磁柱成一排排列的磁性单元具有更多磁动势MMF均匀/较好分布的面积。
根据本发明的一示例实施方式，第一绕组或第二绕组由PCB、铜箔、线饼或其组合构成。
根据本发明的一示例实施方式，在每一排的Q根磁柱中，第一部分绕组绕设第i磁柱的最内匝和第二部分绕组绕设第i磁柱的最内匝串联连接，第一部分绕组绕设第i+1磁柱的最内匝和第二部分绕组绕设第i+1磁柱的最内匝串联连接；以及在每一列的P根磁柱中，第一部分绕组绕设第j磁柱的最内匝和第二部分绕组绕设第j磁柱的最内匝串联连接，第一部分绕组绕设第j+1磁柱的最内匝和第二部分绕组绕设第j+1磁柱的最内匝串联连接。以图10A-10B所示的具有2X2矩阵磁柱的磁性单元为例，其中第一部分绕组绕设磁柱QP(1，1)的最内匝5和第二部分绕组绕设磁柱QP(1，1)的最内匝4串联连接，第一部分绕组绕设磁柱QP(2，1)的最内匝6和第二部分绕组绕设磁柱QP(2，1)的最内匝7串联连接；以及第一部分绕组绕设磁柱QP(1，2)的最内匝1和第二部分绕组绕设磁柱QP(1，2)的最内匝2串联连接，第一部分绕组绕设磁柱QP(2，2)的最内匝10和第二部分绕组绕设磁柱QP(2，2)的最内匝9串联连接，从而形成了依次流经匝数标号为1-12的线圈的电流流动路径，其中图中指向绕组的箭头表示某一时刻电流流入方向，背向绕组的箭头表示电流流出方向。而串联连接的具体方式可以根据绕组具体的构成方式/材料而定，如果是PCB，可能是通过过孔，如果是铜箔，可能是通过镀铜、铜箔折叠、铜柱等方式连接。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第一对称平面两侧的长度的比值C∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第一对称平面两侧的长度的比值D∈ [0.7,1.43]；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第二对称平面两侧的长度的比值E∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第二对称平面两侧的长度的比值F∈[0.7,1.43]。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的 2n+1个交叉线段的长度相等；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1 个交叉线段的长度相等。各个交叉线段的长度相等的实施方式设计、制造简单，易于实现，且交叉线段在对称平面两侧是完全对称分布的，因此两磁柱之间的磁动势MMF分布更加均匀，从而获得更小的交流损耗系数Kac。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个交叉线段的长度，且其他2n 个交叉线段中至少一个线段的长度小于第n+1个交叉线段的长度，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个交叉线段的长度，且其他2n 个交叉线段中至少一个线段的长度小于第n+1个交叉线段的长度；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第 j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他 2n个交叉线段的长度，且其他2n个交叉线段中至少一个线段的长度小于第 n+1个交叉线段的长度，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1 磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n 个交叉线段的长度，且其他2n个交叉线段中至少一个线段的长度小于第n+1 个交叉线段的长度。
根据本发明的一示例实施方式，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第 j+1磁柱之间的交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1 个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1 磁柱之间的交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减。
以图10A-10B所示的具有2X2矩阵磁柱的磁性单元为例，其中n＝1，即任意两根磁柱之间依次具有第1至第3交叉线段等3个交叉线段，可以将3 个交叉线段设置为不等长度，例如使得第2交叉线段的长度>第1交叉线段的长度且第2交叉线段的长度>第3交叉线段的长度,这样可以获得更低的总绕组阻抗Rdc。
根据本发明的一示例实施方式，第一绕组和第二绕组中的其中一个绕组为一变压器的原边绕组，另一个绕组为变压器的副边绕组。
根据本发明的一示例实施方式，磁性单元包括多个第一绕组绕设于P*Q 根磁柱。同样的，与如图8A-8B所示的示例实施方式类似，也是在绕组层数上进行扩展(即在z方向上进行扩充)，同样主要用于增加铜面积，减少 Rdc。
根据本发明的一示例实施方式，P排Q列矩阵中任一排与任一列之间的夹角为80°～90°。也就是说任一排与任一列之间并不仅限于垂直相交，只要大体上垂直即可。
通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本发明实施例的磁性单元及磁性元件具有以下优点中的一个或多个。
根据本发明的一些实施方式，通过使第一绕组的线圈位于任意相邻两磁柱之间的部分大体上是沿任意相邻两磁柱之间的对称平面对称分布的，因此任意相邻两磁柱之间的磁动势MMF分布均匀，从而本发明的磁性单元在具有很小的交流损耗的同时，也具备了很高的铜利用率(从而具有很小的直流导通电阻Rdc)，由此在总体上具有很小的损耗。
根据本发明的一些实施方式，通过增加更多的磁柱进行矩阵式扩展，可以获得更多面积及更大面积比例上的磁动势MFF分布均匀区域。
根据本发明的另一些实施方式，通过分别将第一部分绕组(/第二部分绕组)位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1 个交叉线段的长度大于等于其他2n个交叉线段的长度,这样可以获得更低的绕组阻抗Rdc。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (19)

1.一种磁性单元，其特征在于，所述磁性单元包含磁芯和绕组，该绕组包含第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组磁耦合，所述磁芯包含排列为一排的Q根磁柱，其中Q为≥2的自然数，所述第一绕组绕设于所述Q根磁柱，所述第二绕组绕设于所述Q根磁柱；
其中，所述第一绕组包含形成于第一布线层的第一部分绕组和形成于第二布线层的第二部分绕组；其中，所述Q根磁柱中相邻的第i磁柱与第i+1磁柱之间形成一虚拟直线，所述虚拟直线与所述第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述虚拟直线与所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述虚拟直线与所述第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述虚拟直线与所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，其中，1≤i≤Q-1，n≥1；
其中，所述第i磁柱和所述第i+1磁柱具有一对称平面，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述对称平面相交；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述对称平面相交。
2.如权利要求1所述的磁性单元，其中，所述第一部分绕组绕设所述第i磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i磁柱的最内匝串联连接，所述第一部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝串联连接。
3.如权利要求1所述的磁性单元，其中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述对称平面两侧的长度的比值A∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述对称平面两侧的长度的比值B∈[0.7,1.43]。
4.如权利要求1所述的磁性单元，其中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等。
5.如权利要求1所述的磁性单元，其中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于所述第n+1个交叉线段的长度；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度。
6.如权利要求1所述的磁性单元，其中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减。
7.如权利要求1所述的磁性单元，其中，所述第一绕组或所述第二绕组由PCB、铜箔、线饼或其组合构成。
8.如权利要求1所述的磁性单元，其中，所述第一绕组和所述第二绕组中的其中一个绕组为一变压器的原边绕组，另一个绕组为所述变压器的副边绕组。
9.如权利要求1所述的磁性单元，包括多个所述第一绕组绕设于所述Q根磁柱。
10.一种磁性单元，其特征在于，所述磁性单元包含磁芯和绕组，该绕组包含第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组磁耦合，所述磁芯包含排列为P排Q列矩阵的P*Q根磁柱，其中P，Q为≥2的自然数，所述第一绕组绕设于所述P*Q根磁柱，所述第二绕组绕设于所述P*Q根磁柱；
其中，所述第一绕组包含形成于第一布线层的第一部分绕组和形成于第二布线层的第二部分绕组；其中，所述每一排的Q根磁柱中相邻的第i磁柱与第i+1磁柱之间形成一第一虚拟直线，所述第一虚拟直线与所述第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第一虚拟直线与所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述第一虚拟直线与所述第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第一虚拟直线与所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述每一列的P根磁柱中相邻的第j磁柱与第j+1磁柱之间形成一第二虚拟直线，所述第二虚拟直线与所述第一部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第二虚拟直线与所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，所述第二虚拟直线与所述第二部分绕组投影交叉形成交叉线段，且所述第二虚拟直线与所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的交叉线段为2n+1个，其中，1≤i≤Q-1，1≤j≤P-1，n≥1；
其中，所述每一排中相邻的所述第i磁柱和所述第i+1磁柱具有一第一对称平面，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第一对称平面相交；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第一对称平面相交；所述每一列中相邻的所述第j磁柱和所述第j+1磁柱具有一第二对称平面，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第二对称平面相交；所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段和所述第二对称平面相交。
11.如权利要求10所述的磁性单元，其中，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组绕设所述第i磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i磁柱的最内匝串联连接，所述第一部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第i+1磁柱的最内匝串联连接；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组绕设所述第j磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第j磁柱的最内匝串联连接，所述第一部分绕组绕设所述第j+1磁柱的最内匝和所述第二部分绕组绕设所述第j+1磁柱的最内匝串联连接。
12.如权利要求10所述的磁性单元，其中，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第一对称平面两侧的长度的比值C∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第一对称平面两侧的长度的比值D∈[0.7,1.43]；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第二对称平面两侧的长度的比值E∈[0.7,1.43]，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段在所述第二对称平面两侧的长度的比值F∈[0.7,1.43]。
13.如权利要求10所述的磁性单元，其中，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度相等。
14.如权利要求10所述的磁性单元，其中，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度，所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度，所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的第n+1个交叉线段的长度大于等于其他2n个所述交叉线段的长度，且其他2n个所述交叉线段中至少一个交叉线段的长度小于第n+1个所述交叉线段的长度。
15.如权利要求10所述的磁性单元，其中，在所述每一排的Q根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第i磁柱与所述第i+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；以及在所述每一列的P根磁柱中，所述第一部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减；所述第二部分绕组位于所述第j磁柱与所述第j+1磁柱之间的2n+1个交叉线段的长度由第1个向第n+1个依次递增，并由第n+1个向第2n+1个依次递减。
16.如权利要求10所述的磁性单元，其中，所述第一绕组或所述第二绕组由PCB、铜箔、线饼或其组合构成。
17.如权利要求10所述的磁性单元，其中，所述第一绕组和所述第二绕组中的其中一个绕组为一变压器的原边绕组，另一个绕组为所述变压器的副边绕组。
18.如权利要求10所述的磁性单元，包括多个所述第一绕组绕设于所述P*Q根磁柱。
19.如权利要求10所述的磁性单元，其中，所述P排Q列矩阵中任一排与任一列之间的夹角为80°～90°。
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