1、课题来源与背景 　　应用于危险性环境的电气电子设备必须满足防爆要求，本质安全是最佳的防爆型式，因此本质安全直流电源是未来的发展方向。但直流电源是功率较大的部件，因此其面临的本质安全问题更为突出。目前国内、外的本安直流电源多为线性电源，虽然相对成熟，但存在着许多明显的缺点：效率低、承受过载能力差、工作电压范围窄，且因使用工频降压变压器而十分笨重。而开关电源的开关管工作在开关状态，且随着频率的提高，输出滤波元件的容量不断减小，使其实现本安更具优势，因此致力于本安开关电源的研究具有重要理论意义和实用价值。 　　但目前对本安电路及其理论的研究主要还集中于线性电路，如简单电感、电容、电阻电路及其组合而成的复杂电路。而对象本安开关电源这样的复杂非线性、时变电路本安特性的研究几乎还是空白；对本安电源本安性能的判断方法主要是爆炸性试验方法；对本安开关电源的设计、生产尚缺乏必要的理论指导；且采取的防爆措施主要是在输出附加限压、限流多重化保护环节，电路复杂、效率低。 　　因此，对本安开关电源进行深入研究，并建立起一个完整的理论体系，使从事本安开关电源的设计者有据可依，最终推动本安开关电源产品实现产业化，必将产生巨大的社会效益和经济效益。 　　2、技术原理及性能指标 　　该项目通过分析开关电源的能量传输模式及在整个动态范围内的最大输出电压纹波、最大电感电流和最大输出短路释放能量，将本安开关电源的输出短路放电特性转化为等效简单电容电路，得出本安型开关电源本质安全性能的非爆炸判断方法和优化设计方法；开发适用于本安型开关电源的高压大功率安全栅和新型输出保护电路；最终研制出不需要串接输出限压、限流多重化保护环节，能取代传统隔爆型线性电源的新型本安型开关电源，具有体积小、制造工艺简单和节省原材料等优点。 　　新型本安开关电源的主要技术指标：①输入电压交流176～264V；②输出电压5～24V、电流0.5～1A、功率5W～30W；③电压纹波(Vp-p)≤Vo*2%；④效率≧80﹪。 　　3、技术的创造性与先进性 　　本项目研究所发明的“开关电源截止型输出短路保护电路”解决了开关电源实现本质安全的瓶颈技术难题，使开关电源实现本安输出成为可能；所发明的“恒功率输出的高压大功率安全栅”及“电容短路火花能量释放器”可使本质安全型开关电源的输出功率进一步提高。 　　建立了一套本质安全开关电源的系统理论，包括：分析方法、非爆炸判断方法和优化设计方法。应用所提出的分析方法和设计方法，可确保所设计的本质安全开关电源不需串接多重化限流、限压环节，即可同时达到本质安全和电气性能指标要求；深入分析了开关电源在整个动态范围内的最大故障输出短路释放能量，根据能量等效得出了开关电源输出短路的等效简单电容电路，基于此提出了本质安全开关电源的非爆炸输出本安判据，得到了本安开关电源产品输出本质安全性能的非爆炸判断方法。 　　4、技术的成熟程度和适用范围 　　该课题研究所提出的实现本安的关键电路及本质安全开关电源的设计方法、分析方法和判断方法，以及研制的本质安全开关电源填补了国内外空白，达到了国际领先水平，使本质安全开关电源及其相关产品在电力、煤矿、石油、化工等危险性环境中广泛应用成为可能。所研制的本安型开关电源具有重量轻、尺寸小、制造工艺简单、成本低、节省原材料等优点，以其取代传统隔爆型直流电源将是煤矿、石油、化工等危险环境企业用电设备的一次重大变革，且有助于电气电子设备向着轻、薄、小方向发展，有利于促进先进监测监控系统的推广应用，并将推动西安、乃至西部地区电源技术和电源产业的发展，改变西部地区在该领域的落后面貌。 　　5、应用推广前景 　　以新型本安型开关电源，取代需要串接输出限压、限流多重化保护环节的传统隔爆型线性直流电源，将是煤矿、石化等危险环境企业用电设备的一次重大变革。新型本安开关电源的推广应用，不仅节省了大量原材料、降低了能耗，且有助于用电设备向着轻、薄、小方向发展，有利于促进先进监测、监控系统的推广应用；有利于推动陕西、乃至西部地区电源技术和电源产业的发展，改变西部地区在该领域的落后局面。 　　6、历年获奖情况 　　获得陕西高等学校科学技术奖励二等奖。

　　1、课题来源与背景 　　应用于危险性环境的电气电子设备必须满足防爆要求，本质安全是最佳的防爆型式，因此本质安全直流电源是未来的发展方向。但直流电源是功率较大的部件，因此其面临的本质安全问题更为突出。目前国内、外的本安直流电源多为线性电源，虽然相对成熟，但存在着许多明显的缺点：效率低、承受过载能力差、工作电压范围窄，且因使用工频降压变压器而十分笨重。而开关电源的开关管工作在开关状态，且随着频率的提高，输出滤波元件的容量不断减小，使其实现本安更具优势，因此致力于本安开关电源的研究具有重要理论意义和实用价值。 　　但目前对本安电路及其理论的研究主要还集中于线性电路，如简单电感、电容、电阻电路及其组合而成的复杂电路。而对象本安开关电源这样的复杂非线性、时变电路本安特性的研究几乎还是空白；对本安电源本安性能的判断方法主要是爆炸性试验方法；对本安开关电源的设计、生产尚缺乏必要的理论指导；且采取的防爆措施主要是在输出附加限压、限流多重化保护环节，电路复杂、效率低。 　　因此，对本安开关电源进行深入研究，并建立起一个完整的理论体系，使从事本安开关电源的设计者有据可依，最终推动本安开关电源产品实现产业化，必将产生巨大的社会效益和经济效益。 　　2、技术原理及性能指标 　　该项目通过分析开关电源的能量传输模式及在整个动态范围内的最大输出电压纹波、最大电感电流和最大输出短路释放能量，将本安开关电源的输出短路放电特性转化为等效简单电容电路，得出本安型开关电源本质安全性能的非爆炸判断方法和优化设计方法；开发适用于本安型开关电源的高压大功率安全栅和新型输出保护电路；最终研制出不需要串接输出限压、限流多重化保护环节，能取代传统隔爆型线性电源的新型本安型开关电源，具有体积小、制造工艺简单和节省原材料等优点。 　　新型本安开关电源的主要技术指标：①输入电压交流176～264V；②输出电压5～24V、电流0.5～1A、功率5W～30W；③电压纹波(Vp-p)≤Vo*2%；④效率≧80﹪。 　　3、技术的创造性与先进性 　　本项目研究所发明的“开关电源截止型输出短路保护电路”解决了开关电源实现本质安全的瓶颈技术难题，使开关电源实现本安输出成为可能；所发明的“恒功率输出的高压大功率安全栅”及“电容短路火花能量释放器”可使本质安全型开关电源的输出功率进一步提高。 　　建立了一套本质安全开关电源的系统理论，包括：分析方法、非爆炸判断方法和优化设计方法。应用所提出的分析方法和设计方法，可确保所设计的本质安全开关电源不需串接多重化限流、限压环节，即可同时达到本质安全和电气性能指标要求；深入分析了开关电源在整个动态范围内的最大故障输出短路释放能量，根据能量等效得出了开关电源输出短路的等效简单电容电路，基于此提出了本质安全开关电源的非爆炸输出本安判据，得到了本安开关电源产品输出本质安全性能的非爆炸判断方法。 　　4、技术的成熟程度和适用范围 　　该课题研究所提出的实现本安的关键电路及本质安全开关电源的设计方法、分析方法和判断方法，以及研制的本质安全开关电源填补了国内外空白，达到了国际领先水平，使本质安全开关电源及其相关产品在电力、煤矿、石油、化工等危险性环境中广泛应用成为可能。所研制的本安型开关电源具有重量轻、尺寸小、制造工艺简单、成本低、节省原材料等优点，以其取代传统隔爆型直流电源将是煤矿、石油、化工等危险环境企业用电设备的一次重大变革，且有助于电气电子设备向着轻、薄、小方向发展，有利于促进先进监测监控系统的推广应用，并将推动西安、乃至西部地区电源技术和电源产业的发展，改变西部地区在该领域的落后面貌。 　　5、应用推广前景 　　以新型本安型开关电源，取代需要串接输出限压、限流多重化保护环节的传统隔爆型线性直流电源，将是煤矿、石化等危险环境企业用电设备的一次重大变革。新型本安开关电源的推广应用，不仅节省了大量原材料、降低了能耗，且有助于用电设备向着轻、薄、小方向发展，有利于促进先进监测、监控系统的推广应用；有利于推动陕西、乃至西部地区电源技术和电源产业的发展，改变西部地区在该领域的落后局面。 　　6、历年获奖情况 　　获得陕西高等学校科学技术奖励二等奖。