随着煤矿自动化的发展,应用于煤矿井下本安防爆电源的输出功率迫切需要提高,但现有本安防爆措施及本安性能评价方法制约了本安输出功率的进一步提高,因此,以Power-i技术为基础,研究大功率本质安全开关变换器的设计及评价方法具有重要理论意义和工程应用价值。本文从热引燃角度阐述了电火花引起可燃性气体燃烧和爆炸的过程,分析了通过Power-i技术抑制开关电源故障火花放电能量实现大功率本安输出的原理,以及本安大功率电源系统组成及其评价方法。在对各种隔离开关变换拓扑的原理与工作特性进行分析的基础上,结合本安防爆电源的要求,选择正激变换器作为大功率本安电源的拓扑结构。深入研究了正激变换器的工作模式,并通过Saber软件对正激变换器在全动态范围内的工作状态进行仿真验证,仿真结果与理论分析一致即在输入电压最大、负载电阻最小时正激变换器电感电流及输出电压的峰值最大。根据Power-i系统的技术指标,提出了大功率本安正激变换器的电路结构,设计了在输出端发生故障时的过流、开路、短路等多重保护电路。对功率回路中的主要元器件如高频变压器、输入整流桥与滤波电容、输出储能电感电容、开关管及副边二极管的参数进行分析,得出了器件选型与参数设计的理论依据。根据Power-i标准制作了输出24V/2A的大功率本安正激变换器,并对所研制的样机进行了电源响应时间、评定系数测定及瞬态脉冲实验。对该样机进行爆炸性安全火花实验,实验结果验证了所设计大功率本安正激变换器的本安性能,反应了理论分析和设计方法的正确性。