有源电流隔离器和无源电流隔离器的核心区别在于是否需要外部电源为隔离电路本身供电，这直接导致了它们在性能、应用和成本上的巨大差异。

下面我将从多个维度详细解释它们的区别。

核心区别一览表

详细说明

1. 无源电流隔离器

无源隔离器就像一个“能量转换器"，它不放大信号，也不添加任何能量。它只是将输入信号的能量以一种隔离的形式传递到输出端。

• 工作原理：

• 磁电式（常见于4-20mA隔离）：输入电流产生磁场，该磁场在输出端感应出相应的电流。这类似于一个微型的电流互感器。它依赖输入信号本身的能量来建立磁场。

• 光电式（光耦）：输入电流驱动一个发光二极管（LED），LED发出的光被另一端的光敏晶体管接收并产生输出电流。能量来自输入信号。

• 优点：

• 简单可靠：没有有源器件，寿命长，可靠性高。

• 无需供电：接线简单，特别适合在防爆区域或无法提供额外电源的场合使用。

• 高隔离强度：结构简单，更容易实现隔离电压。

• 成本低。

• 缺点：

• 精度有限：输出信号会受到输入信号强弱、环境温度等因素的影响。例如，磁电式隔离器在小信号时非线性误差较大。

• 无信号处理能力：不能放大、缩小或转换信号。如果输入是4-20mA，输出通常也只能是4-20mA。

• 存在负载效应：无源器件通常有输入和输出阻抗要求，如果匹配不好，会影响系统回路的其他部分。

2. 有源电流隔离器

有源隔离器更像一个“隔离的智能放大器"。它需要外部供电，内部的电子电路可以对输入信号进行读取、处理，然后通过隔离屏障（如光耦或磁耦合）将处理后的信号传输过去，最后再驱动输出。

• 工作原理：

1. 输入电路：由外部电源供电，对输入信号进行采样和调理（如放大、滤波）。

2. 隔离屏障：将调理好的信号调制（转换成高频信号）后，通过变压器或光耦耦合到隔离的另一侧。

3. 输出电路：同样由外部电源供电，对接收到的信号进行解调，还原成原始信号，并经过功率放大后驱动输出。

• 优点：

• 信号转换：如4-20mA转0-5V/0-10V、mV信号转电流等。

• 信号分配：一进二出（例如，一路4-20mA输入，隔离输出两路独立的4-20mA）。

• 报警和控制：内置比较器电路，可实现报警功能。

• 线性化：对热电偶等非线性信号进行线性化处理。

• 高精度和高线性度：由于信号被主动放大和调理，不受输入信号强弱的影响，精度非常高。

• 强大的信号处理能力：是其亮点。可以实现：

• 低负载效应：输入和输出阻抗经过优化，对前后端设备影响很小。

• 缺点：

• 需要外部供电：必须提供工作电源（通常是DC24V），增加了接线复杂性。

• 成本更高。

• 理论上可靠性略低于无源器件（因为元件更多），但在工业级设计下依然非常可靠。

如何选择？

• 选择无源电流隔离器，如果：

• 你的预算非常有限。

• 现场无法提供额外的电源。

• 只需要简单的信号隔离，对精度要求不高（例如，仅用于显示，而非控制）。

• 信号本身很强劲，足以驱动隔离器。

• 选择有源电流隔离器，如果：

• 对测量和控制的精度有高要求。

• 需要进行信号转换（如电流转电压）。

• 需要信号分配（一进多出）。

• 系统需要额外的报警或控制功能。

• 现场的传感器信号非常微弱（如热电偶）。

总而言之，无源隔离器是一个“通道"，而有源隔离器是一个“工作站"。后者因其强大的功能和优异的性能，已成为现代工业自动化系统中的主流选择。