煤矿井下条件复杂,电源电压波动较大,再加上越来越多的电力电子类产品被广泛使用,对供电电路的本质安全型电源要求越来越高。传统的线性电源因为体积大、效率低等原因,已经不能满足井下设备的用电需求。电源的性能关系到整个矿井的生产安全,因此设计一款性能可靠的本安电源具有重要的实用价值及意义。设计的本安电源选用前级PFC和后级DC/DC电路,技术指标为48V/20A。前级PFC电路采用交错并联图腾柱式无桥PFC结构,首先分析了电路的工作原理,变换器性能,计算主电路参数。接着研究其控制策略,通过建立小信号模型,基于MATLAB/Simulink平台搭建双闭环仿真模型。结果表明输入电流能够跟随输入电压同步变化,从而可以减小输入谐波失真,提高功率因数;同时两相电感电流能够实现均流效果,使两相电路都能分担相同的功率。针对输出电压存在的积分饱和,导致输出电压达到稳定值所需的时间过长且超调量大,同时为了增大参数整定的范围,使其具有更好地控制效果,最终将分数阶Anti-Windup控制器应用于交错并联图腾柱式无桥PFC的控制系统。通过对仿真结果分析,加入分数阶Anti-Windup控制器后输出电压的最大超调量减小,可快速达到输出稳定值,并具有良好的动态性能。后级DC/DC电路选用全桥LLC谐振变换器,使用基波分析法对等效模型进行研究,对电压增益与谐振网络的品质因数Q和电感比例系数K之间的关系以及工作在ZVS下LLC变换器的输入阻抗特性进行了分析。最后在MATLAB/Simulink下仿真分析,结果证明,在全负载范围内,变换器能满足软开关技术,工作效率高。另一方面,为了提升电源的故障诊断效率,将故障树分析法应用于设计的新型矿用本质安全电源,确立顶事件、中间事件、底事件,建立故障树,通过故障树分析可快速对电源故障进行诊断。基于前后级电路的理论研究和计算,设计了新型矿用本质安全电源的功能性电路以及数字控制系统,通过对样机测试来验证设计的正确性。