Qu'est-ce que la compatibilité électromagnétique ? Comment la gérer dans votre carte électronique ?

Introduction

La compatibilité électromagnétique sur une carte électronique est de ne pas perturber son environnement (aspect émission) et de ne pas être pertuber par son environnement électromagnétique. (aspect sensibilité).

Pour traiter la compatibilité électromagnétique lors de la conception d’une carte électronique :

  1. Il faut caractériser l’environnement
  2. Concevoir le produit
  3. Choisir les contraintes dans notre équipement

La compatibilité électromagnétique peut se décomposer en trois partie : 

  • La Source : C’est l’élément qui cause la perturbation. 
  • Le Couplage : C’est le mode par lequel la perturbation électromagnétique se propage.
  • La Victime : C’est la carte éléctronique qui subit la pertubation électromagnétique .

La compatibilité électromagnétique est exprimée en décibels(en dB).

Qu'est-ce qu'un champ électromagnétique ?

Un champ électromagnétique est un phénomène ayant une interaction avec son environnement. Le champ magnétique à plusieurs caractéristiques : 

  • Il est non ionisant, ce qui veut dire que son énergie n’est pas assez forte pour extraire les électrons de son orbite.
  • C’est un phénomène de propagation, le champ électromagnétique se propage dans le milieu (air, liquide…)
  • Le champ magnétique sé décompose en deux partie : un champ électrique et un champ magnétique ou d’induction.

Le champ magnétique se mesure en longueur d’onde :

λ : Distance parcourue par l’onde pendant une période (en mètre)

f:  Nombre de pulsation par seconde. fréquence d’onde (en hertz)

ν : La célérité dans le vide.

On verra ceci plus en détails sur les champs électromagnétique dans la partie couplage.

La Source

La source est l’élément qui cause la perturbation électromagnétique sur la victime. Il existe plusieurs type de source : Les sources de perturbation naturelle et celle humaine.Les perturbations naturelle corresponds à tout ce qui existe sur terre sans  l’intervention humaine. Alors que les source de perturbation humaine c’est tous ce qu’il a construit qui peut déranger la compatiblité électromagnétique

A) Source de perturbation naturelle

  • Rayonnement des étoiles : on est pas très touché dans la plupart des cas même si l’on fait un satellite par exemple.
  • Rayonnement solaire : La carte électronique peut être touché si on fait un satellite, sinon on pas à s’en soucier.
  • Foudre et décharge électrostatique : Ce sont les mêmes phénomènes qui se créer. Seulement
    pour la foudre c’est beaucoup d’ énergie. De plus la bande passante est diff ́erente, la foudre est lente par rapport au champ électrostatique.

         Au niveau de la carte électronique, la foudre va faire beaucoup plus débat à l’entrée de cellc-ci. De plus due à sa forte puissance vous verrez tout de suite la partie brulée de la carte. Alors que la décharge électrostatique va plus faire des dégats au milieu du circuit et cela va moins se voir quand on composant sera grillé.

B) Source de perturbation humaine 

Dans les sources de perturbation humaine, on va voir deux parties : Les source de perturbation intentionnelle et les sources de perturbations non intentionnelles.

  1. Source de perturbation intentionnelle

La source de perturbation intentionnelle est que tous les composants électronique qui ont été crée pour émettre des champs électromagnétique.On peut notamment citer les radards, émetteur et brouilleur.  Ce sont des cartes électroniques où l’on va avoir du mal à restreindre ce rayonnement électromagnétique car c’est la fonction principale de la carte.

      2. Source de perturbation non intentionnelle

La deuxième source de pertubation elle, est non intentionnel, cela veut dire  que c’est des cartes électroniques qui ne sont pas faite pour émettre des rayonnements électromagnétique mais que l’a façon dont elles fonctionnent font qu’elles en génèrent sans le vouloir. On peut notamment citer le moteur, le tube néon, l’appareil à soudure ou le quartz. Sur ces cartes électroniques on peut essayé de limiter l’émission électromagnétique de la carte car cela ne va pas altérer son fonctionnement.

Il existe deux types d’émission :

  • Emission rayonné : champ magnétique, champ électrique
  • Emission conduite : tension et courant

Couplage

On va maintenant voir le couplage, qui est le moyen de transmission de l’émission du champ électromagnétique vers la victime.

Le couplage peut être divers et varié, on peut notamment citer l’air, le vide, les matériaux conducteurs, cable et filtre.

Il y a différent type de couplage :

  • Impédance commune : Si les masses sont reliés ensemble.
  • Carte à chassis : Si toute les masses sont branchés au chassis par exemple
  • Champ à cable : peut être  du au blindage du cablage.
  • Champ à boucle : peut être du au fil paire torsadé, au routage de la carte

Victime

La victime est tout le matériel comportant des composants électrique ou électronique.

Il y a deux manières de recevoir les ondes électromagnétiques :

  • Susceptibilité rayonné : champ magnétique et champ électrique
  • Susceptibilité conduite : tension, courant

Pour qu’un produit électronique soit commercialisable, il faut qu’il garde une marge minimale entre la sensibiltié de celle-ci et le niveau de perturation du circuit perturbeur. Si cette marge est nulle, alors cela veut dire que la victime va être perturbé par le circuit perturbateur et donc ne peut être commercialisé.

Comment réduire l'émission du champ électromagnétique ?

On va maintenant voir comment réduire cette émission ou cette susceptibilité au champ électromagnétique. Ceci ne eput se faire qu’une fois que vous avez identifiez la cause du champ électromagnétique. En fonction de cette cause, on va voir les différents manière de la réduire.

A) Les câbles

  • Blindé :

Il y a différent type de cable blindé :

  • Feuille d’aluminium autour des câbles
  • Cable Simple tresse
  • Cable Double tresse
  • Cable semi-rigide

La qualité de la tresse caractérisée par le taux de recouvrement (en %). Le choix d’un blindage de câble  est principalement pour les signaux qui ne peuvent pas être filtrés :

  • Liaison hauts débits  (Ethernet, HDMI, USB…)
  • Liaison coaxiale ou triaxiale (Radio fréquence, Vidéo…)

 

  • Torsadé :

Les cables torsadés permettent de réduire les couplages de mode différentiel et les champs magnétique de basse fréquence.

Il y a différent type de cable torsadé :

  • Câble non torsadée : Boucle rayonnante de section importante qui atténue le champ magnétique
  • Paire torsadée : Boucle rayonnante  de section réduite : Annulation du champ magnétique rayonnée d’une torsade par rapport à l’autre

B) Enveloppe 

Le blindage d’une enveloppe est caractérisée par son atténuation par rapport au : champ magnétique, champ électrique et puissance rayonnée.

  • Boitier :

Il existe plusieurs types d’enveloppe boitier :

  • Métal
  • Plastique avec dépôt métallique
  • Plastique chargé

 

  • Ouverture :

Il existe plusieurs types d’enveloppe boitier :

  • Grille métallique
  • Dépôt couche fine
  • Matériau semi-conducteur