当前检测监控设备、报警及通讯设备在煤矿中应用非常普遍，其供电电源性能的可靠性及稳定性直接关系到煤矿的生产安全。因此研究具有本安特性好、适用范围广、使用方便的本安电源，对于煤炭安全生产具有重要的工程意义。目前输出本质安全开关电源具有体积小、重量轻、输入电压范围广等优点，广泛应用于煤矿、石化等危险环境下，但其仍存在输出纹波大、保护动作时间长等问题。针对于此，本文首先研究了电路中常见几种放电形式的放电规律，其中主要研究火花放电形式；由于开关电源输出端为电容，且电容电路放电具有放电能量比较集中、放电电流瞬间急剧增加、放电时间很短等特点，本文主要研究其放电特性，同时研究电感和电容组成的CL电路的放电特性，通过建立数学模型，利用Matlab完成了仿真分析，得到了电感对电容电路放电的影响。其次分析了目前煤矿井下常用的输出本质安全电源设计方案，在对各种隔离式拓扑的优缺点及适用领域分析的基础上，选择反激式拓扑作为输出本安电源的主电路结构，通过深入分析反激变换器不同工作模式能量传输过程、开关频率及电压间的关系，为电源本安性能及电气指标的改善提供了方法；研究了电感、电容减小放电火花能量的一些措施，对于电容可以采取在回路中增加小电感的方法，对于电感可以采取的方法有多种，如并联电阻、电容、稳压管等。然后根据输出本安开关电源的性能要求，确定了总体设计方案，以KA5L0380R为核心制定了合理的控制策略，并对反激电路中高频变压器采用AP法进行了设计，同时对其他主要元件进行了参数的计算和选型；设计了由降压稳压器LM2576和四电压比较器LM339组成的输出稳压限能电路，不仅进一步实现了电压的稳定，而且缩短了电源保护动作时间。接着介绍了PFC电路中常见拓扑结构、控制方式及工作模式，选取了CRM模式下的峰值电流控制Boost电路，以控制芯片FAN7527B为核心，对PFC电路进行总体设计，并对主电路及控制芯片外围电路进行了参数设计，通过输入电流波形的频谱分析以及其他关键波形的分析对设计的PFC电路进行了验证。最后搭建了基于Labview的输出本安电源平台，设计了一款具有多种功能的虚拟示波器，其硬件主要由信号调理电路、数据采集卡及计算机构成，完成对输出本安开关电源电压、电流等信号的采集，软件设计是在图形化开发环境Labview中进行，完成所测信号的显示、处理及存储，通过虚拟示波器对输出本安开关电源的性能进行验证。