光电耦合器（简称光耦）以光信号为媒介来实现电信号的耦合与传递，输入与输出在电气上完全隔离，具有抗干扰性能强的特点。对于既包括弱电控制部分，又包括强电控制部分的工业应用测控系统，采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离，达到抗干扰目的。
1、高速光电耦合器原理及选型
1.1、高速光电耦合器原理
6N137的内部原理图如下所示：
高速光电耦合器6N137由磷砷化镓发光二极管和光敏集成检测电路组成。由上图显示可知，信号从Pin2和Pin3输入，发光二极管发光，经片内光通道传到光敏二极管，反向偏置的光敏管光照后导通，经电流—电压转换后送到与门的一个输入端，与门的另一个输入为使能端，当使能端为高时与门输出高电平，经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。当输入信号电流小于触发阈值或者使能端为低时，输出高电平，但这个逻辑高是集电极开路的，可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。简而言之：发光二极管发光～光敏二极管导通～三极管导通～Vo被拉低，即输出低电平；反之输出高电平。
通过电路的真值表可以看出，使能脚不置低时：发光二极管发光，Vo输出为低电平；发光二极管不发光，Vo输出为高电平。
真值表及推荐操作条件如下所示：
芯片使用推荐参数如上图所示，其中供电电压4.5V～5.5V，一般取5V；低电平输入，只要保证LED不亮即可，通不通电都可以；高电平输入电流，及LED发光通过电流值6.3～15mA，这个不要超过最大一般LED发热会烧管子，小于最小，则容易不导通，具体的导通参数，如下所示：
以10mA电流为例，假如导通电压为1.4V（不是一个普通的PN节导通电压0.7V），则限流电阻计算如下：
DC 5V供电——R = （5-1.4）/0.01 = 360R左右，实际使用1K即可。
DC 3.3V供电——R = （3.3-1.4）/0.01 = 190R左右，实际使用510Ω即可。
1.2、光耦选型
以常规光耦TCM1107为例介绍如何根据相关参数选择，高速光耦亦可参照。
Step 1、在手册中找到光耦的最大正向电流IF和最大输出集电极电流IC。
Step 2、确定最小初级电阻
在手册中找到前向电压和前向电流的关系曲线，用来确定初级最小限流电阻。
如上图所示，光耦在最大正向电流IF=60mA时，前向电压约为1.2V。如果初级供电电压为3.3V时，最小初级限流电阻应该为(3.3-1.2)/0.06=35Ω；如果初级供电电压为5V时，最小初级限流电阻应该为(5-1.2)/0.06=69Ω；依次类推即可。
实际电阻取值必须大于这个电阻值，以保证光耦不损坏。
Step 3、确定初级电阻Rs
下图 1 为光耦Switching Time与IF的关系，如没有具体的Switching Time的要求，取值为5mA。再根据下图 2 得到IF=5mA下的VF约为1.1V。如果现在的初级工作电压为5V，则初级电阻为：Rs = (5 – 1.1) / 0.005 = 780，取标准阻值820Ω。
Step 4、确定最小次级电阻
在 Step 1 中已经知道了最大输出电流IC为50mA，那么如果次级供电电压为3.3V时，最小次级限流电阻应该为3.3/0.05=66Ω；如果次级供电电压为5V时，最小次级限流电阻应该为5/0.05=100Ω；以此类推。注意，以上计算是在忽略VCE的情况下得到的，由于VCE一般比较小且非线性，故此处忽略。实际电阻取值必须大于这个电阻值，以保证光耦不损坏。
Step 5、确定实际次级电阻RL
如下图所示，次级电流IC会影响次级的Switching Time，如果没有具体的Switching Time要求，取5mA。如果现在的初级工作电压为5V，则次级电阻为：RL=5/0.005=1kΩ
Step 6、测试并调整
实际电路可能还需要进行调整，如果想要提高上升时间的话，可以逐步降低初次级电阻，但是要注意功耗和最小电阻取值。光耦存在固定的传输延迟，想要提高传输带宽，仍应选择高速光耦。设计时应注意功耗和速度的平衡。
2、应用实例
RS485隔离一定是电源隔离 + 通信隔离，单纯的通信隔离使毫无用处的。
2.1、电源隔离以 B0505 隔离芯片为例
特别注意：DC-DC不能空载使用，故实际功耗要求至少为额定功率的10%，故需要在输出端外接假负载，假负载可按模块额定功率的5～10%计算，电阻值为
R = U * U / (10% x 1W) = 250Ω
2.2、6N137 实际应用电路如下所示：
由上表可知：Pin8～VCC：芯片供电电压在4.5 – 5.5V之间，此处需要注意下，如果直接接了3.3V，电路不好用；Pin7～VE：VEH的电压在2.0 – VCC之间，R2 = 10K即可。
Pin2～VF+输入高电平，当Pin3～VF-输入高电平时，发光二极管不发光，光敏二极管不导通，即Pin6～VO输出高电平；Pin2～VF+输入高电平，当Pin3～VF-输入低电平时，发光二极管发光，光敏二极管导通，经输出三极管反向后光电隔离器输出低电平。即Pin6～VO为低电平。
由图Vo vs IF可知，当IF＞3mA时，发光二极管导通，单通道光耦IF最大值为50mA；当IF＜1mA时，发光二极管截止。由图IF vs VF可知，二极管的压降VF在1.4V左右；R1 = (VCC1 – VF) / IF;
C1根据数据手册的参考电路，可取0.1μF，RL可取330R～4K。
2.3、RS485隔离电路
如下所示为发送隔离：
如下所示为使能隔离：
如下所示为接收端隔离：
此处要特别注意，由于是RS485接收给CPU，故此时光耦的输入是RS485_RX，所以输入侧使用的是隔离后的那部分电源和通信，而输出侧由于需要连接CPU，所以此时的6N137，电源和地都要使用未隔离的电源和地。
所谓“隔离”就是分开，需要将两部分功能的电气连接分开，这就包括电源和通信线路都要分开，只有这样才能达到隔离的作用，电源的隔离通过DC-DC芯片实现，而通信线路则通过光耦隔离。CPU侧使用的是供电电压，RS485通信侧使用的是隔离后的电压，故对于RS485接收端隔离，与CPU相连的那端才会使用未隔离地。
2.4、普通光耦和高速光耦区别
在结构上，高速光耦与普通光耦是不一样的，高速光耦的结构是光敏二极管+放大驱动电路，普通光耦的结构是光敏三极管（+放大驱动电路）。光敏二极管的响应速度（上升下降时间）是纳秒级，光敏三极管的响应速度（上升下降时间）是微妙级。
不是说普通光耦工作在线性区它就能高速，它固有的响应时间就限死了它想快也快不起来。另外如果普通光耦工作在线性区，那它也会受限截止频率Fc（Cut-off Frequency）这个参数，普通光耦这个Fc基本在50KHz左右（测试条件VCC=5V、IC=5mA、RL=100R，RL加大Fc更小，RL=1K时，Fc大约在10KHz左右），比如TLP521的Fc约为50KHz；PC817的Fc约为80KHz；CNY117的Fc约为250KHz。
当然有些普通光耦在调大驱动电流（到200mA）/减小负载电阻（到500OHM）/优化驱动脉冲等情况下的确能达到500KHz这样的速度（部分光耦厂家的应用笔记有提到类似这种应用）
在通信速率上，光耦能够用到多高波特率，取决于三个时间：
1、开通时间；2、存储时间；3、关断时间。
影响最大的是存储时间，它使脉冲变形，从而造成传输错误。
存储时间是由于三极管进入饱和而产生的。饱和程度越大，存储时间越长。如果能够刚好不进入饱和（线性区边缘）则存储时间几乎为零。但这很难办到，除非一个一个地调整驱动电流，使三极管刚好不进入饱和。即使调整好了，温度变化也可能改变电流传输比，使三极管进入饱和，或是离开线性区边缘（三极管输出幅度减小），电路工作不正常。
能否改进驱动电路，使得芯片工作在更高的波特率？当然可以。驱动电路使开通延迟而关断不延迟即可。如果延迟时间刚好等于存储时间，那么从波形上看，无非是脉冲延迟了，但没有变形（暂不考虑上升和下降时间），故不会产生传输错误。但这里又有新问题：成本上是否合算？高速光耦如6N137比TLP521贵不了太多，如果改驱动电路而增加的成本大于6N137与TLP521之差，那就不合算了。
改进驱动电路并不能减少开通时间和关断时间，调整驱动电流也不能减少开通时间和关断时间。故存储时间即使为零，最终波特率也要受这两个时间的限制。
如果把TLP521当作数字器件，让TLP521工作在非线性区的饱和、非饱和两个极端（即：加上上拉就可以产生高、低电平），用它来做通讯隔离10Kbps就开始产生误码了。
如果充分认识到光耦的特性，在TLP521输出之后加一级放大整形电路，利用TLP521的线性区电流传输比的增益特性，通过一个带有+25dB电压增益的类施密特双三极管放大器放大、整形，就可以让所传输信号的上升、下降沿的实时延时降低到1μS，如果使用单管放大整形传输50Kbps是绝无问题的，成本不过增加几分钱。