2021年第10期-《电子技术应用》杂志

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2021年第10期

刊出日期：2021-10-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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技术专栏-5G网络建设与优化

5G网络移动性能优化研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211722

作者：刘光海，李一，肖天，朱小萌，郑雨婷

作者单位：中国联通研究院，北京100048

摘要：随着5G商用部署和技术演进，移动通信网络面临2G/3G/4G/5G多制式并存，网络结构日益复杂。而5G网络多组网方式、多终端类别的显著特征又进一步加剧了网络拓扑和边界场景的复杂度。如何保障用户的移动性感知成为影响网络口碑的关键一环。基于5G网络移动性能优化方案开展深入研究，详细介绍了不同组网方式下不同终端的互操作策略，从而为5G网络移动性优化、多网协同优化提供理论依据，有效牵引5G用户感知提升。

关键词：
5G网络

移动性

互操作

优化

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5G室内分布系统互调干扰解决方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211445

作者：夏天，杜发辉，来平，董永锋

作者单位：中国铁塔股份有限公司青海省分公司，青海西宁810001

摘要： 2021年进入5G建设第三个年头，重点将是5G室内分布系统规模部署，无源室分系统低成本、低故障率的特点符合国家共建共享策略，但也带来系统间干扰，其中互调干扰成为亟需解决的问题。通过分析，对室分系统4G/5G系统间可能发生的互调干扰进行了研究，提出了5G室分系统互调干扰解决方案，并结合某5G室分系统工程案例，从工程设计及施工方面提出了建议。

关键词：
5G

多系统

室内分布

干扰

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基于CWDM/环行器技术的5G前传承载方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211448

作者：杜喆，程明，张德智

作者单位：中国电信股份有限公司研究院，上海200122

摘要：运营商在规模建设5G前传网络时，为了节省光纤资源，大量部署了粗波分复用(Coarse Wavelength Division Multiplexing，CWDM)无源彩光设备，实现5G前传3通道承载。为满足5G多频组网以及电信联通共建共享的需求，运营商提出了包括中等波分复用(Medium Wavelength Division Multiplexing，MWDM)、细波分复用(LAN Wavelength Division Multiplexing，LWDM)、密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)等技术在内的多通道承载方案。在此背景下，项目组创新提出了基于CWDM/环行器技术的多通道承载方案，该方案不仅实现产业链共享、具备国产化能力最高的特点，还能够最大化降低5G前传网络建设成本。详细介绍了CWDM/环行器方案的现网部署方案以及存在的问题。

关键词：
5G前传

粗波分技术

环行器

光反射

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5G多频段组网和优化策略研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211784

作者：袁满，刘晓燕，王科

作者单位：中国联通山东省分公司，山东济南250001

摘要：随着移动通信网络的不断发展，运营商拥有高中低不同的频段资源，无线电频段资源是宝贵的战略资源，如何合理高效地利用频谱资源是目前运营商考虑的首要问题。在5G NR 2.1 GHz和NR 3.5 GHz频段的覆盖性能、业务承载等方面对比分析的基础上，提出了不同场景下的组网建议和多载波间移动策略建议，为后续5G网络建设提供重要依据。

关键词：
5G

NR3.5GHz

NR2.1GHz

多频组网

多载波策略

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5G海面超远覆盖解决方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211562

作者：黄海旭

作者单位：北京长焜科技有限公司，北京100088

摘要：将5G移动通信技术应用于海面覆盖，不仅仅要解决建站困难的问题，还要解决海面超远覆盖下的参数配置及覆盖距离估算。首先对海面超远覆盖进行信道建模，考虑空气介电常数变化对无线电波传播的影响，给出了等效的地球模型；其次，对5G中影响小区覆盖半径的几个关键参数进行了详细分析；最后，分别对三大运营商的主流频段进行仿真，给出了不同频段下最大覆盖距离与路径损耗的关系曲线。

关键词：
5G

海面覆盖

小区覆盖半径

路径损耗

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综述与评论

人工智能与区块链技术融合发展研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211415

作者：张伟娜，黄蕾，张箴

作者单位：工业和信息化部中小企业发展促进中心数据智能研究部，北京100082

摘要：人工智能(AI)、区块链作为新一代信息技术发展的重要领域，已成为国家战略性前沿技术。随着人工智能和区块链技术的齐驱并进，在不断突破自身领域技术发展、推动产业转型升级的同时，也面临着数据孤岛、技术壁垒高、算力成本高等问题。结合人工智能和区块链技术特点，从数据共享、算法共享、算力供给等6大融合关键点进行剖析，并对两者融合发展能够解决的技术难题进行了初步探究，为助推新一代信息技术向多元化、智能化、安全化发展提供参考。

关键词：
人工智能

区块链

融合发展

数据共享

算法共享

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人工智能

一种基于成词率和谱聚类的电力文本领域词发现方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211437

作者：杨政1，尹春林1，蔡迪2，李慧斌2

作者单位：1.云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南昆明650217；2.西安交通大学数学与统计学院，陕西西安710049

摘要：考虑到当前电力行业仍缺少有效的领域词发现方法，以电力行业科技项目文本为原始语料库，将基于互信息与左右熵的统计特征与传统语言构词规则特征相融合，提出了电力文本成词率的概念。所提方法首先利用成词率对电力文本进行无监督筛选得到初始候选词集，然后对候选词集进行文本切片算法和常用词过滤操作，最后进行词嵌入和谱聚类得到最终所需的电力文本领域词。实验结果表明，所提出的方法准确有效，为电力文本的领域词发现提供了一种新方法。

关键词：
成词率

谱聚类

领域词发现

电力文本

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基于注意力特征金字塔的轻量级目标检测算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211320

作者：赵义飞，王勇

作者单位：北京工业大学信息学部，北京100124

摘要：基于深度学习的目标检测算法因其模型复杂度和对计算能力的要求，难以部署在移动设备等低算力平台上。为了降低模型的规模，提出一种轻量级目标检测算法。该算法在自顶向下的特征融合的基础之上，通过添加注意力机制构建特征金字塔网络，以达到更细粒度的特征表达能力。该模型以分辨率为320×320的图像作为输入，浮点运算量只有0.72 B，并在VOC数据集上取得了74.2%的mAP，达到了与传统单阶段目标检测算法相似的精度。实验数据表明，该算法在保持了检测精度的同时显著降低了模型运算量，更适合低算力条件下的目标检测。

关键词：
目标检测

特征金字塔

注意力机制

轻量级算法

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微电子技术

面向SoC的SRAM读出电路加固设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211423

作者：沈婧，薛海卫，陈玉蓉，张猛华，王蕾

作者单位：中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035

摘要： SRAM存储器在SoC芯片中的应用已经越来越普遍，存储单元的加固设计已成为抗辐射SoC芯片设计首要考虑的问题之一。提出了两种SRAM读出电路的加固结构，分别从读出电路结构、数据读出速度和抗单粒子翻转能力等方面进行了对比。两种读出结构的SRAM均有较好的抗单粒子能力，但相比较单模双互锁结构的SRAM，双模双互锁读出结构的SRAM读出时间更短。

关键词：
SOC

单粒子翻转

SRAM读出电路

数据读出速度

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基于SiP封装的DDR3时序仿真分析与优化

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211370

作者：王梦雅，曾燕萍，张景辉，周倩蓉

作者单位：中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡214035

摘要：针对DDR3系统设计对时序要求的特殊性，对某一SiP(System in Package)中DDR3封装和基板设计进行时序仿真和优化，通过仿真指导设计，提高SiP产品DDR3的设计成功率，减少设计周期。通过ANSYS SIwave软件提取信号S参数，再经过Cadence SystemSI软件搭建拓扑进行时序仿真分析，利用信号完整性相关理论，讨论信号时序与波形的关系，结合版图分析，给出实际的优化方案，并经过仿真迭代验证，最终使所设计的DDR3满足JEDEC协议中的时序要求。

关键词：
DDR3

系统级封装SiP

时序仿真

高密度互连

信号完整性

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一种超低输入共模电压的动态比较器电路设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211378

作者：杨德旺，张春华，郭春炳

作者单位：广东工业大学信息工程学院，广东广州510006

摘要：为了适应物联网低功耗的应用场景，并满足低电源电压和低输入共模电压的工作要求，提出了一种适用于超低输入共模电压的双正反馈回路动态比较器。该比较器采用时序开关控制输入输出，解决了传统动态比较器在输入电压低于阈值电压时无法正常工作的问题，增大了输入动态范围；电源到地之间仅堆叠两级MOS管，降低了最小电源电压；引入两个正反馈回路，提高了分辨率。采用TSMC 180 nm CMOS工艺设计和验证，仿真结果表明，在电源电压为900 mV，差模电压为1 mV情况下，提出的比较器最低共模电压为51 mV，与传统StrongARM动态比较器和DoubleTail动态比较器相比，分别降低了374 mV和264 mV；当输入共模电压低于阈值电压时，在中等的功耗下实现了最低的延时。

关键词：
动态比较器

低输入共模范围

低功耗比较器

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一种用于电池管理系统的高压多路选择器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211477

作者：李明明1，2，潘文光1，3

作者单位：1.中国科学院微电子研究所，北京100029；2.中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京100049； 3.南京中科微电子有限公司，江苏南京210018

摘要：高压多路选择器是电池管理系统的重要组成部分，目前研究的高压多路选择器会给电池引入漏电流，影响电池电压检测精度。为了降低高压多路选择器开关控制信号对电池的漏电流影响，提高电压检测精度，设计了一种新型栅极驱动型高压开关。该高压开关采用了栅极自举结构，可以直接级联，并且开关控制信号不对信号源引入漏电流。最后采用0.5 μm 40 V BCD工艺，搭建一个7路高压多路选择器进行了仿真验证。后仿真结果表明，高压开关相邻信道的隔离度为-47 dB@1 MHz，最大输入电压35 V，电路版图面积1.2 mm×1.5 mm，满足应用场合。

关键词：
BCD工艺

模拟多路选择器

高压开关

电池管理系统

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测控技术与仪器仪表

基于LabVIEW和FPGA的半实物仿真平台的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211283

作者：疏成成1，2，苏建徽1，2，施永1，2，解宝1，2，赖纪东1，2

作者单位：1.光伏系统教育部工程中心，安徽合肥230009； 2.合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥230009

摘要：针对电力电子本科或研究生教学实验，基于LabVIEW和简易FPGA板卡，设计了一种高性价比的电力电子半实物实时仿真教学实验平台。仿真平台系统由上位机和模型运算单元FPGA板卡组成，人机界面及实验波形数据显示基于LabVIEW软件平台编制，通过以太网实现与FPGA板卡数据交换，平台系统可以进行多种电路拓扑模型的下载安装和HIL实时仿真实验。

关键词：
半实物仿真平台

LabView

FPGA

以太网控制

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基于改进型极限学习机的电子鼻气体浓度检测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211309

作者：王洁，陶洋，梁志芳

作者单位：重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065

摘要：针对目前电子鼻应用于气体污染物浓度检测时难以达到理想精度的问题，提出基于粒子群算法与人工蜂群算法的极限学习机(Particle Swarm Optimization and Artificial Bee Colony algorithm based Extreme Learning Machine，PSOABC-ELM)算法，通过改进极限学习机输入层与隐含层权值和隐含层阈值随机的缺陷，提高电子鼻浓度检测的精度。将PSOABC-ELM算法与其他算法进行比较，并在公开数据集上进行验证。实验结果表明，PSOABC-ELM算法用于电子鼻气体浓度检测时比其他算法精准度更高，检测结果误差更小，模型稳定性更强，为电子鼻气体浓度检测提供了一种新的方法。

关键词：
电子鼻

粒子群算法

人工蜂群算法

极限学习机

浓度检测

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通信与网络

5G公网与专网融合场景的关键技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211410

作者：赵婧博1，张学智1，邹礼宁2

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.北京邮电大学，北京100876

摘要：介绍了3GPP R16标准中提出的非公共网络技术(Non -Public Network，NPN)的两种组网方式和应用现状，分析了企业对5G专网的需求以及公专融合的趋势。结合NPN与公共陆地移动网(Public Land Mobile Network，PLMN)部署的关系，提出了两种典型的5G公网和专网融合部署模式：连续模式、重叠模式。并针对两种模式下需要重点解决的业务连续性和并发连接问题，介绍了3GPP R17标准中提出的两种技术方案。

关键词：
NPN

SNPN

业务连续性

并发连接

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基于非正交波形的超奈奎斯特采样

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201174

作者：马冰1，白勇2

作者单位：1.海南政法职业学院，海南海口571100；2.海南大学信息与通信工程学院，海南海口570228

摘要：针对超奈奎斯特(Faster-than-Nyquist，FTN)系统，提出了基于非正交波形编码的超奈奎斯特采样，并与传统的正交波形FTN和传统的正交Nyquist系统进行了对比分析。在99.99%的功率带宽和5次迭代检测译码的条件下，仿真结果表明：相比于升余弦的正交波形FTN系统，基于高斯和扩展高斯(Extended Gaussian Functions，EGF)脉冲成形的非正交波形FTN系统可以获得4.4 dB的成形增益，同时由于良好的时频聚焦特性，其均衡复杂度只是升余弦的1/16。

关键词：
超奈奎斯特

奈奎斯特

脉冲成形

波形

非正交

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计算机技术与应用

云数据中心基于皮尔逊相关系数的虚拟机选择策略

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211692

作者：徐胜超1，宋娟2，潘欢2

作者单位：1.广州华商学院数据科学学院，广东广州511300； 2.宁夏大学宁夏沙漠信息智能感知重点实验室，宁夏银川750021

摘要：提出了云数据中心基于皮尔逊相关系数的虚拟机选择策略(Pearson Correlation coefficient Virtual Machine Selection，PC-VMS)。PC-VMS把统计学中的皮尔逊相关系数应用于虚拟机CPU历史利用率数据，建立了衡量每对虚拟机CPU利用率之间的相关性的数学模型；PC-VMS会获取每对虚拟机最近n次的CPU利用率，根据输入的两组数据来计算皮尔逊相关系数，最后在一组相关性最高的虚拟机中选择一个CPU利用率最高的进行迁移，随后结合虚拟机放置策略分配到新的目标物理主机上。仿真结果表明，PC-VMS与CloudSim4.0内置的虚拟机选择策略相比，各类性能指标都有改善，PC-VMS可以为企业节能云数据中心的构造提供参考。

关键词：
皮尔逊相关系数

虚拟机选择

能量消耗模型

云数据中心

虚拟机迁移

查看(8556)

基于优化多视角图像采集的点云分类

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200892

作者：何瑞函1，2，蔡勇1，2，张建生1，2

作者单位：1.西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010； 2.制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室，四川绵阳621010

摘要：基于二维多视角3D识别方法中，可使用多个2D投影图表示三维模型特征信息，但不同视角投影图像的特征不同，神经网络对其学习效率也有所差异。卷积神经网络能够映射图像的特征，可用此方法分析这个问题。混合视角数据集分析不同视角投影特征在卷积神经网络中的重要性，根据重要性的不同优化混合视角数据集的采集密度。最终实验结果表明，不同视角产生的二维图像分类准确率不一样，其中俯视角度投影的分类准确率最差，优化后的数据集在相同神经网络模型下达到了最优分类准确率。

关键词：
三维点云

多视角图像

卷积神经网络

图像分类

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基于电子鼻传感器性能的互信息特征选择算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201007

作者：陶洋，刘翔宇，梁志芳

作者单位：重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065

摘要：当前的互信息特征选择算法为提高泛化性能而未对专一应用领域进行优化，电子鼻传感器阵列优化作为一类特殊的特征选择问题，使用传统算法难以搜索出最优的特征子集。结合气体传感器阵列特殊的冗余性和特有的敏感性，提出了一种基于电子鼻传感器性能的互信息特征选择算法并对阵列进行优化，通过两种不同的电子鼻公开数据集验证了传感器特性对识别精度的影响，证明了所提出算法的有效性。

关键词：
电子鼻

传感器阵列

互信息

特征选择

查看(17636)

气体钻井微波传输随钻监测系统软件设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200881

作者：江波1，夏文鹤2，严焱诚1，王希勇1，胡万俊2，黄河淳1

作者单位：1.中国石化西南油气分公司石油工程技术研究院，四川德阳618000； 2.西南石油大学电气信息学院，四川成都610500

摘要：国内气体钻井施工过程已开始采用微波中继传输的方式构建随钻监控系统，但目前在该施工条件下应用的配套随钻监控软件不成熟，数据解析时间长，测传速率低且无信道监管功能，制约了气体钻井的发展。针对气体现场实际需要，采用事件驱动软件架构开发配套随钻监测软件，将气体钻井施工过程中各工程参数以曲线、数值、刻度等多种方式进行人机交互，并能对井筒内微波信道进行监管，为气体钻井随钻实时监控及钻后分析研究提供了软件支撑。并且该软件的应用大幅提升监测系统测传速率，其最大测传速率达到1.194 kb/s，信道监管功能的引入可增加入井微波中继器的数量，使测传深度突破3 000 m，基本满足目前气体钻井随钻监测的需要。

关键词：
气体钻井

随钻监测

微波中继传输

数据处理

监控软件

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嵌入式技术

基于Mini51的BLDCM无位置传感器控制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211553

作者：宋建国，袁宇瑞，桓建文

作者单位：北京工业大学信息学部，北京100124

摘要：将新唐的Mini52(Mini51系列)单片机作为主控芯片，通过利用Mini51系列单片机自身可输出的的6路PWM信号的性能，利用采样电阻来采集端电压从而得到直流母线的电流，利用反电动势过零点法(EMF)来控制电机，实现直流无刷电机(BLDCM)无位置传感器的双闭环控制，利用串口通信来完成对无刷直流电机的伺服系统，进行了测试。测试结果表明，Mini51系列单片机可以对高速串口通信实时响应且此伺服系统具有良好的速度可控性，能够满足现代工业生产实时控制的需求。

关键词：
无刷直流电机

无位置传感器

Mini51

BEMF

查看(18458)

电路与系统

Buck芯片缓冲电路设计的仿真分析与应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211421

作者：叶丰华，刘昊，康磊，蔡文波

作者单位：浪潮电子信息产业股份有限公司浪潮高效能服务器和存储技术国家重点实验室，北京100086

摘要： Buck型变换器的开关点是外部调优的主要对象，随着开关频率的提高和负载电流的增大，芯片内的寄生电感对开关电压波形的影响越来越大，外部缓冲电路作为调整开关波形的工具起到关键的作用，仅仅依靠经验来设计外部缓冲电路已经无法满足设计要求。通过对缓冲电路的工作原理进行分析，结合仿真结果和工程实践，分析缓冲电路的稳压性能和效率损失，可以为外围缓冲电路的设计提供一种量化分析方法。

关键词：
Buck型变换器

仿真

缓冲电路

效率

查看(22018)

基于DAG-SVMS的非侵入式负荷识别方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211451

作者：王毅1，2，徐元源1，李松浓2

作者单位：1.重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065；2.国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆404100

摘要：在供电入口处嵌入非侵入式负荷识别技术，有利于推动建筑节能、实现电网负荷预测、开发智能楼宇、完善智能电网体系建设。据此，提出一种基于有向无环图支持向量机(Directed Acyclic Graph Support Vector Machines，DAG-SVMS)的负荷辨识方法。首先，对总线电流信号进行事件检测，检测到暂态事件后，分离目标负荷暂态电流波形，提取特征，然后，将特征输入预先训练好的DAG-SVMS模型进行分类识别。为提升分类器性能，使用粒子群优化PSO(Particle Swarm Optimization)算法优化DAG-SVMS分类器的参数。为减小累积误差，提出Gini指数优化DAG-SVMS节点顺序的策略。实验结果表明，文中方法识别准确率高，识别速度快，具有可行性。

关键词：
非侵入式负荷识别

暂态事件

DAG-SVMS模型

Gini指数

PSO算法

查看(19566)

兼容多种WiFi协议的数字射频前端设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211334

作者：白栎旸1，王维2，徐圣楠3

作者单位：1.南京睿赫电子有限公司，江苏南京210018；2.中国船舶集团有限公司第八研究院，江苏南京211100； 3.南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094

摘要：介绍了一种可用于集成电路实现的WiFi数字射频前端架构，兼容802.11a/b/g/n/ac/ax协议，可工作在2.4 GHz和5 GHz信道下。配合模拟接收电路和解调器，实现了不同WiFi信号类型的自动增益锁定、报文类型区分、频谱搬移和重采样、邻道干扰抑制等功能。

关键词：
WiFi

5G

射频前端

自动增益控制

空闲信道评估

查看(23774)

基于高功率因数混合型变换器的爆闪式信号灯设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211436

作者：王志凯，张源，金永镐

作者单位：延边大学工学院，吉林延吉133002

摘要：提出了基于高功率因数混合型变换器的交流爆闪灯，这种高功率因数混合型变换器可在交流80 V~250 V宽电压范围内工作，单级变换器可实现升压、降压，且功率因数很高，开关管承受的反向电压与输入、输出电压中的较大者有关，当输入电压为较大者，此时开关管反向电压近似为输入电压。当输出电压为较大者，此时开关管反向电压近似为输出电压。因此开关管在较低的反向电压下工作，特别适合于高压输出的场合，提高电路的稳定性和可靠性。利用高功率因数混合型变换器设计的爆闪灯可实现110 V/220 V产品的单一化，因此产品便于维护管理，提高管理效率。