Présentation
Auteur(s)
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Étienne SICARD : Professeur, INSA de Toulouse
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Frédéric LAFON : Senior Expert CEM - Responsable de l'activité d'expertise CEM à VALEO
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cet article, reprenant et mettant à jour les éléments publiés dans [E 2 475], comprend un approfondissement des notions de sources de bruit et de leur modélisation introduites dans [E 1 302]. L'évolution des technologies de fabrication vers les dimensions nanométriques est détaillée au paragraphe 1 du point de vue de différentes grandeurs physiques et électriques en lien direct avec la compatibilité électromagnétique (CEM) des composants. Nous dressons au paragraphe 2 un état de l'art des méthodes de mesure normalisées applicables aux composants, ainsi que des propositions de normes en matière de modélisation de l'émission et de l'immunité des circuits intégrés. Pour illustrer les aspects modélisation et simulation, nous détaillons aux paragraphes 3 et 4 des cas d'étude concernant l'émission conduite d'un microcontrôleur, l'émission rayonnée d'un amplificateur intégré, ainsi que l'immunité conduite d'un transistor discret et d'un régulateur de tension. L'étude de la susceptibilité présente aussi les notions de comportement « in-band », « out-band » et décrit les différents mécanismes de dégradation de comportement.
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- Version courante de mai 2016 par Frédéric LAFON
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4. Modélisation de l'immunité des composants
Les circuits intégrés (CI) sont une des causes principales des émissions électromagnétiques conduites ou rayonnées par les équipements, et correspondent aux éléments sensibles lorsque l'on s'intéresse à l'immunité des mêmes composants. Les perturbations vues au niveau du CI, sont issues d'une propagation des perturbations provenant de l'extérieur du système, ou générées par un des autres éléments du système. La performance CEM du système repose fondamentalement sur celle des CI. Le développement de la simulation pour traiter des problématiques système requiert donc des modèles pour représenter ces CI, et en particulier pour l'immunité, qui est l'aspect que nous allons développer dans cette partie.
4.1 Analyse d'immunité en mode conduit
Le document IEC 62433-4 concernant l'ICIM (Integrated Circuit Immunity Model) est actuellement dans le processus de normalisation, et devrait être disponible en tant que standard international en 2013. Celui-ci propose une structure générique de ce qu'est un modèle d'immunité conduite, en s'appuyant sur deux briques élémentaires, que sont le PDN (Passive Distribution Network ) et le IB (Immunity Behavioural ).
Tout comme pour le modèle ICEM, présenté précédemment, le PDN correspond à un réseau d'impédances, permettant de décrire les comportements existants entre les différentes broches d'un circuit et/ou vus au niveau de chacune de ces broches, tout en intégrant éventuellement, des éléments supplémentaires non linéaires. Lorsque l'on parle d'immunité, nous devons considérer des perturbations de différentes natures (impulsionnelle, continue RF, large bande, etc.), qui sont ramenées en entrée des circuits, et qui vont activer ces éléments non linéaires qu'il peut donc être nécessaire de prendre en compte suivant les approches que nous allons détailler.
Le bloc IB illustré à la figure 11 peut, quant à lui, être de différente nature. Il peut, soit être un modèle à description mathématique (en incluant les approches neuronales), cherchant à reproduire les comportements électriques du composant, en fonction des caractéristiques des perturbations qu'il voit à ses bornes, soit correspondre simplement à une table donnant des valeurs limites admissibles sur ces caractéristiques...
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Modélisation de l'immunité des composants
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SICARD (E.), BOYER (A.) - IC-EMC User's manual version 2.5. - ISBN 978-2-87649-056-7 INSA de Toulouse, France (2011).
-
(2) - BOYER (A.), BEN DHIA (S.), SICARD (E.) - Characterization of the electromagnetic susceptibility of integrated circuits using a near field scan. - Electronics Letters, the IEE society, vol. 43, Issue 1, p. 15-16 (2007).
-
(3) - LAFON (F.) - Développement de techniques et de méthodologies pour la prise en compte des contraintes CEM dans la conception d'équipements du domaine automobile. Étude de l'immunité du composant à l'équipement. - Mémoire de thèse de l'INSA, Rennes (2011).
-
(4) - BEN DHIA (S.), RAMDANI (M.), SICARD (E.) - EMC of Ics : techniques for low emission and susceptibility. - Springer, ISBN : 0-387-26600-3, USA (2006).
-
(5) - NDOYE (A.C.), SICARD (E.), LAFON (F.) - Méthodologie prédictive de l'immunité conduite d'un circuit intégré non linéaire. - Colloque CEM2010, Limoges (2010).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
INSA Toulouse, octobre 2011, IC-EMC (version pour Windows XP, 7), 135 Av. de Rangueil, 31077 Toulouse, France, logiciel en téléchargement libre sur http://www.ic-emc.org
Sigrity, Campbell, Californie, USA, Logiciel PowerSI, version 10, 2010 (version pour Windows XP), plus d'information sur http://www.sigrity.com
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Site de l'IEC (International Électrotechnical Commission) : http://www.iec.ch
On y trouve des spécifications des différentes normes modélisation composants (projet IEC 62433), méthodes de mesure en émission (IEC 61967) et immunité (IEC 62132). Voir détails dans la rubrique « Normes et standards » ci-après.
Site de l'ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors), version 2009 http://www.itrs.net
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Le workshop international EMC Compo a lieu tous les deux ans. Le workshop s'est tenu en novembre 2011 à Dubrovnik ...
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