随着我国可持续发展战略的进一步实施,数字矿山、感知矿山和矿山物联网等技术得到了很大发展,这些技术的不断进步及应用使得本质安全型传感设备、本质安全控制装置等井下自动化监控设备的需求逐年递增,间接使得煤矿生产中对大功率本质安全电源的需求不断增加。EC电路是根据开关电源的电路概括得来的电路模型。由于开关电源在短路故障发生时,电源电势的存在对于短路火花的能量释放是不可忽略的,因此,与前人研究的RC电路相比较,EC电路更为接近开关电源的实际工作电路。通过对比大量基于IEC标准火花试验装置的截止型EC电路火花放电的实验波形,对截止型EC电路短路火花放电过程的三个阶段进行了详细分析,并建立了截止型EC电路基于IEC火花试验装置的等效火花放电电路,之后结合等效电路的仿真波形,对截止型EC电路本质安全的关键参数进行分析。通过仿真得出:增大电源的内阻和减小电源电势,EC电路火花放电功率减小;减小滤波电容,EC电路放电火花功率减小,其中导致火花放电功率减小主要是由于起始放电阶段火花放电功率显著减小,稳定放电阶段EC电路火花放电功率基本不变;截止保护形式是在火花放电过程中仅仅使截止时间内的能量对外释放,从而减少火花放电对外环境释放的能量,提高设备安全性能。设计了以FPGA为主控芯片的短路保护电路,通过检测实验电路的失电压和过电流判断短路故障的发生,并根据软件程序设计驱动MOSFET关断从而切断短路实验点。本课题设计的基于数字电路技术的截止保护硬件电路,与传统的基于模拟电路技术的短路保护电路相比较,具有截止时间精度可达微秒级和截止时间大范围可调等优点,确保了短路火花放电实验的可靠进行。最后采用实验验证的方式,对截止型EC电路火花放电特性的研究结论进行验证。本文关于截止型EC电路火花放电特性的结论,有助于丰富火花理论体系,并对大功率本质安全电源的设计、制造和研究提供较为深入的理论指导和实用价值。