P0080SB-MC半导体放电管应用领域电路设计及数据手册

1. P0080SB-MC 器件概述

首先，我们解读一下这个型号的含义，这有助于理解其应用定位：

• P： 通常代表“保护”或“脉冲”。
• 0080： 通常指其标称击穿电压，这里是 80V。这意味着在正常电路工作电压下，它呈现高阻态；当瞬态电压超过80V时，它会迅速“雪崩击穿”。
• S： 可能代表“表面贴装”。
• B： 常见的封装代码，通常指 SMB 封装。这是一种表面贴装封装，尺寸适中，适合自动化生产。
• MC： 可能代表“双向”或“用于通信线路”。这是一个关键信息，说明它是一个双向对称的TSS。这意味着它没有正负极之分，可以用于交流信号线或极性不定的直流线路的保护。

本质： P0080SB-MC 是一种双向晶闸管半导体放电管，也称为TSS。它的工作原理类似于一个可控的、高速的、可自恢复的“固态火花隙”。

工作状态：

1. 截止状态： 当两端电压低于其击穿电压（80V）时，它呈现极高的阻抗（漏电流极小），对正常电路工作几乎没有影响。
2. 击穿/箝位状态： 当瞬态过电压超过击穿电压，它迅速进入雪崩击穿状态，电压被箝位在一个相对较低的水平。
3. 导通/泄流状态： 如果冲击电流足够大，它会迅速进入低阻抗的“导通”状态（类似晶闸管导通），将巨大的瞬态电流（如8/20μs浪涌）旁路到地，从而将后级被保护器件两端的电压限制在很低的值（通常是几伏特）。浪涌过后，当线路电流低于其维持电流时，它会自动恢复到高阻的截止状态。

2. 主要应用领域

基于其 80V击穿电压 和 双向特性，P0080SB-MC 非常适合用于保护工作电压在 48V及以下 的通信和信号线路。

1. 通信线路保护
   • 以太网供电： 保护PoE交换机和受电设备的电源和数据线对，抵御雷击感应的浪涌和静电放电。
   • RS-485/422接口： 工业自动化、楼宇自控中广泛使用的差分通信总线，极易受到现场感应浪涌的破坏。
   • RS-232接口： 虽然速率不高，但长线传输同样易受浪涌影响。
   • 电话线路： 保护调制解调器、传真机、程控交换机的用户线接口板。
   • 工业现场总线： 如 Profibus, CAN Bus 等。
2. 信号线/数据线保护
   • 任何需要传输数据且暴露在可能有过电压风险环境中的低压差分或单端信号线。
   • 传感器信号线、模拟量输入/输出模块。
3. 电源端口次级保护
   • 在直流电源输入端（例如24V或48V系统），通常第一级会使用压敏电阻或TVS二极管进行粗保护。P0080SB-MC可以作为第二级精细保护，用于箝制第一级保护后的残余浪涌电压，或者与保险丝配合使用，实现更可靠的保护。

3. 电路设计要点与典型应用电路

在设计使用P0080SB-MC的电路时，需要遵循一些关键原则。

设计原则：

1. 电压匹配： 确保TSS的断态电压 VDRMVDRM​ 高于被保护电路的最大正常持续工作电压，并留有一定余量。对于48V系统，80V的P0080SB-MC是合适的。
2. 电流能力： 确认TSS的峰值脉冲电流 IPPIPP​ 能够承受设计标准（如IEC 61000-4-5）要求的浪涌测试等级。
3. 协调保护： TSS通常不单独使用。它与保险丝或PTC、以及限流电阻协调工作，以确保在发生持续过压时能安全断开，防止TSS因长时间导通而烧毁。
4. 布局与接地： PCB布局至关重要。保护器件的通路应尽可能短、粗、直，以减小寄生电感，确保高频浪涌能量能迅速被泄放。

典型应用电路示例：RS-485总线端口保护

下面是一个经典的RS-485端口三级防护电路：

                             +---------------------+
  RS-485 Line A (A) o--------|--/\/\/\--|<-|-------|------o To Transceiver A
                             |   R1     TVS1  T1   |
                             |                     |
                             |           GND       |
                             |                     |
                             |       P0080SB-MC    |
                             |          (TSS)      |
                             |                     |
                             |           GND       |
                             |                     |
  RS-485 Line B (B) o--------|--/\/\/\--|<-|-------|------o To Transceiver B
                             |   R2     TVS2  T2   |
                             +---------------------+

Legend:
R1, R2: 限流电阻 (例如 10Ω, 1W)
TVS1, TVS2: 快速响应TVS二极管 (例如 SMAJ58A)
T1, T2: 气体放电管 (GDT) 或 另一级TSS (用于极高浪涌防护，可选)
P0080SB-MC: 本设计中的主保护器件

各级器件的作用与工作过程：

1. 第一级（粗保护 - 可选）： 气体放电管GDT响应速度最慢，但通流能力极强，用于泄放巨大的雷击浪涌电流。它将很高的过电压限制到几百伏。
2. 第二级（主保护）： P0080SB-MC (TSS) 是核心。当GDT动作后，残余的几百伏电压仍然会损坏后级芯片。这个电压足以使TSS迅速击穿并导通，将电压进一步箝位到很低的水平（导通后电压仅几伏），并泄放大部分剩余浪涌能量。
3. 第三级（精细保护）： TVS二极管响应速度最快（皮秒级）。它用于箝制TSS导通前或一些极快速的尖峰（如ESD），提供最后的保护。它的箝位电压 VCVC​ 必须低于后级 transceiver 的耐受电压。
4. 限流电阻 (R1, R2)：
   • 它们与TSS协调工作。在TSS导通时，限制流入TSS和后续电路的电流峰值，防止电流过大。
   • 在发生持续过压故障时，如果TSS持续导通，这个电阻会发热，促使前级的保险丝熔断，从而保护整个电路和TSS本身。
   • 电阻值需要权衡：太大影响信号完整性，太小则限流和保护效果不足。

设计步骤总结：

1. 确定系统参数： 最大工作电压、信号频率、浪涌 immunity 等级（如 ±2kV, 8/20μs）。
2. 选择TSS： VDRMVDRM​ > 工作电压，IPPIPP​ > 浪涌测试电流。P0080SB-MC 满足 48V系统，通流能力需查数据手册确认。
3. 计算限流电阻： R=(VTest−VTSS_on)/IPPR=(VTest​−VTSS_on​)/IPP​。其中 VTestVTest​ 是测试电压源的开路电压，VTSS_onVTSS_on​ 是TSS的导通电压（很低，可近似为0V计算最坏情况），IPPIPP​ 是浪涌电流。同时要考虑电阻的功率 P=I2∗RP=I2∗R。
4. 选择TVS： TVS的击穿电压 VBRVBR​ 应高于正常工作电压，但其箝位电压 VCVC​ 必须低于被保护芯片的最大耐受电压。
5. 选择保险丝： 保险丝的额定电流应大于正常工作时最大电流，但要在TSS和电阻可能受损前熔断。

4. 与TVS二极管的比较

总结： P0080SB-MC 是一款非常适用于通信和低压信号端口浪涌保护的器件。在设计时，务必将其视为一个系统解决方案中的核心环节，通过与保险丝、电阻、TVS等器件的合理搭配和精心的PCB布局，才能构建起一道坚固可靠的过压防护屏障。

电性参数

封装尺寸

数据手册

供货情况
P0080SB-MC应用领域电路设计及数据手册系列产品采用 DO-214AA(SMB) 封装，每卷3,000个，如需了解产品详情，请访问https://semiwell.com/product-general-thyr/p0080sb-mc/； 现提供样品，您可向全球各地矽门微Semiwell的授权经销商索取样品。

关于Semiwell
矽门微Semiwell拥有过电压保护器件系列产品的完善产品阵容。公司凭借其在半导体领域的技术和终端产品的应用背景，为电子、汽车和工业市场上的客户提供服务。如果您有技术问题，请按以下方式联系技术支持团队；邮箱：sales06@semiwell.com； 免费技术支持热线：86-21-5484-1002；如需了解更多信息，请访问矽门微Semiwell官方网站：https://semiwell.com