前言

有很多客戶在選擇我們產品的時候可能會注意到，具有相同功能的兩個模塊。一個帶有電氣隔離另一個則沒有。這兩個差別看似不大，但是他們的價格相差的確實不小。這時候有的客戶就會問，電氣隔離究竟有什么用，會影響正常的設備功能嗎？

這個問題的回答是這樣的：沒有電氣隔離版本的設備沒有保護，建議選用電氣隔離的版本。但這時往往會讓人理解成不具備電氣隔離版本的模塊是易損的，事實上并非如此。

電氣隔離是什么？

要想知道這其中的緣由，必須先了解電氣隔離是什么。

來自維基百科的解釋如下：它是一種隔離電氣系統功能部分以防止電流流動的原理，不允許有直接傳導通路。能量或信息仍然可以通過其他方式在各部分之間交換，例如電容、電感、輻射、光學、聲學或機械耦合。電氣隔離也用于安全，防止意外觸電。

特別要注意的是電氣隔離英文“Electrical isolation”的含義與“Electrical insulation”并不相同，后者更偏向于我們通常意義理解的絕緣性。而前者“Electrical isolation”則是我們今天的主角。

通俗意義來說，為了將各級電路分開，而又要保證每一級的設備之間的信息和能量能夠傳遞，以此為目的的措施我們可以認為是電氣隔離。

為什么需要隔離？

隔離的目的通常出于三種，降低干擾、保護設備及保障人身安全。為什么我們的設備通常都會標明該設備是否具備了電氣隔離？因為對于通訊設備而言，一個模塊的抗干擾能力是非常重要的。而電氣隔離的設計可以很好的消除干擾電位的影響。

例如，當傳感器直接接駁在被測物品(例如電源)上，該物品在地面上具有電位(即大于0伏)，這可能會對信號施加直流偏移。電氣干擾或噪聲也可以采取由信號路徑或測試周圍環境中的其他電氣元件產生的交流信號的形式。

而如果將傳感器進行電氣隔離后，即使被測物品相對于地面具有電位，由于沒有通路可以將電勢施加到隔離的電路上，即保證了傳感器相對于地面的電勢為0。這樣得到的信號是沒有收到干擾的正確的信號。

對于保護設備和保障人身安全來說，電氣隔離也是同樣重要的。一般情況下的電磁干擾只能算得上小風浪。真正的“洪水猛獸”才會對設備甚至人身產生威脅。它們通常能夠產生幾千伏特的高壓，同時伴隨著強電流，這也是我們的一些模塊會有“高壓電氣隔離版本”分支。這需要特定的設備預防風險，隔離掉這些危害設備的電路，保護設備不受損、人員不受傷。

什么時候需要隔離？

講了這么多，那么什么時候需要電氣隔離，又該如何選擇呢？

通常我們的CAN接口模塊，出于通訊的目的，他們都設計了電氣隔離，其目的主要是為了降低干擾。而干擾通常來自于設備的工作環境。

僅在一般辦公場景下我們建議客戶選用無電氣隔離版本的型號，當您打算選用非隔離版本的設備控制成本的時候，嘗試問自己幾個問題：

• 附近有危險的高壓嗎?(外面有高壓電線嗎?發電機?)
• 是否有大型電機，渦輪機，焊接機，或任何機器使用大電流在同一建筑物或同一電網?
• 電力系統的接地電位是否波動或變化?
• 電力系統是否有過電流尖峰或瞬變現象?
• 是否直接對可能存在于不同電壓電位的組件或結構進行非常毫伏級別的信號測量?例如邏輯分析儀或者示波器。

①如果以上的條件都不具備，那么很好，電氣隔離不是必要的選擇。

②如果具備了上述的條件，那么電氣隔離就非常必要了，選擇不帶電氣隔離的版本設備可能會導致除了本設備之外的后續與他同一回路的設備同時被燒毀。

這里回到開始的話題，例如IXXAT的USB to CAN V2模塊電氣隔離版本，面對超出模塊規格的高壓，不一定能夠保護自身不會燒毀，但能夠最大程度防止后續與他同一回路的設備不被燒毀。但就自身壽命和抗流能力來說，與不帶電氣隔離的USB to CAN V2區別不是很大。

③如果您的環境在上述的條件且程度非常嚴重，那么不僅僅要選擇電氣隔離版本的設備，還需要增加特定的模塊來對您的整套電路做高強度的電氣隔離。

例如：在汽車生產及測試車間的設備，經常面臨著高壓高磁的環境，且共地的電機可能會產生非常大的電勢差（相對于地面）。這種情況可以用IXXAT的CR 110/FO或者CR210/FO來將CAN信號轉換為光纖信號。模塊本身的電氣隔離高于一般的設備，且傳輸形式采用光纖不僅能夠保護后續設備，還能夠抗強磁場帶來的干擾。

電氣隔離的作用

對于電氣隔離作用的最好解釋其實就是：棄車保帥。我們在設計之初將各個電氣部件模塊化，從而保障某個設備或者說器件有電位的時候，不會影響到其他設備。

正如下圖所示，如果在設計之初就將設備分為了6個模塊，每個模塊之間是隔離的。這樣一來，當其中一個模塊被外界干擾甚至損毀的時候，其他單元不會受到影響。

這其中最值得保護的部分就是Processor（處理器），因為它是功能最全面的，同時也是價格最貴的，放在整機系統中也是一樣的。對于幾十萬的設備連接的都是帶有電氣隔離的設備。當風險來的時候這些設備能夠抵御大部分的電流和電勢，保護主帥安全。即使極端情況，模塊燒毀了也不會導致主設備的損壞，而他們的價格就很低廉了。