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EnglishRÉSUMÉ
La compatibilité électromagnétique (CEM) d’un équipement ou d’un système repose sur les performances des circuits intégrés utilisés. Cet article s’intéresse aux différents aspects de la CEM au niveau de ces composants. Leurs comportements étant liés aux technologies, un état de l’art est présenté pour comprendre les tendances et l’importance grandissante de la CEM dans ce domaine. Plusieurs méthodes d’essais spécifiques, détaillées dans cet article, ont été et sont standardisées. Afin de prédire la CEM au niveau d’un équipement ou d’un système, il est nécessaire de disposer de modèles reproduisant ses comportements en émission, immunité et face aux ESD. Une dernière section décrit ces techniques de modélisation et leurs statuts au niveau de la normalisation.
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Frédéric LAFON : Senior Expert CEM - Responsable de l’activité d’expertise CEM à VALEO, Créteil, France
INTRODUCTION
Dans le cadre du développement de produits et systèmes électroniques, la CEM représente un coût global qui doit être optimisé. Dans le secteur automobile, par exemple, alors que dans les années 1990 toute la contrainte CEM était ramenée au niveau de la carte électronique, cette situation a nécessairement évolué afin de répartir la contrainte CEM et d’optimiser en conséquence ces coûts. Le domaine de la CEM s’est ainsi étendu et développé au niveau des circuits intégrés. Être capable de caractériser leurs performances était la première étape, en permettant que la CEM devienne désormais un critère de sélection des composants. La seconde étape a été de développer des techniques de modélisation de ces composants, permettant de prédire les performances au niveau du produit/système.
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.
MOTS-CLÉS
VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 2012 par Étienne SICARD, 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. Jusqu’à quelques gigahertz on peut supposer que les mécanismes de couplage restent dominants sur les faisceaux et pistes des circuits imprimés (relatif aux longueurs d’ondes), ce qui incite à considérer le mode conduit avant tout pour la caractérisation et la modélisation des composants. . 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-CI (Integrated Circuit Immunity Model – Conducted Immunity) est en fin de processus de normalisation, et sera disponible en tant que standard international en 2016. 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-CE, 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...
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Modélisation de l’immunité des composants
BIBLIOGRAPHIE
-
(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. - –...
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
HAUT DE PAGE
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
HAUT DE PAGE
Le workshop international EMC Compo a lieu tous les deux ans. Le workshop s’est tenu en novembre 2015 à...
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