Compatibilité électromagnétique (CEM) des équipements électroniques de puissance

Ce programme est destiné à des participants dont les missions et expertises principales sont :

• La conception de modules électroniques de moyenne à forte puissance (convertisseurs AC/DC, onduleurs, fonctions électrotechniques en général…), le domaine allant des alimentations de faible puissance en électronique, à celles de très forte puissance en distribution électrotechnique.
  
• L’intégration mécanique, électrique et électronique de ces modules dans des baies parfois importantes en taille et en fonctionnalités, avec le soucis système, jusqu’à leur qualification.

Dans les deux cas, la CEM intervient, à plusieurs niveaux, et c’est le rôle de cette session de préciser les circonstances, ainsi que les approches et outils pour préparer une Qualification des équipements vis-à-vis des normes.

Le cours est axé sur l’environnement de puissance au sens large.

Nous nous sommes basés sur les normes architecte EPSF/SAM, les normes produit EN 50121,128 et pour le cadre général, sur les normes EN61000 et MIL STD 461. Les participants pourront transmettre, si nécessaire, des spécifications particulières portant sur l’environnement de leurs projets.

Après une introduction générale des concepts CEM, nous nous efforcerons de les quantifier et d’aboutir à des méthodes au travers des simulations de cas concrets d’équipements embarqués.

Tout autre exemple peut s’étudier de manière spécifique lors d’une mission d’expertise ultérieure, qu’elle soit liée aux essais ou à des simulations conduites ou rayonnées.

Certaines évaluations seront exposées en co-participation avec les participants.

Aussi, il sera préférable qu’ils disposent de PC  durant la séance. Les simulations du cours sont en général des scripts en Julia avec des courbes sous PlotxD. Chacun peut les paramétrer pour mieux comprendre l’influence des paramètres.

L’électronique de puissance est perçue comme un réservoir de perturbations conduites pour l’ensemble des équipements, c’est un constat de bon sens . Néanmoins, le spectre étendu de ces perturbations (ainsi que les di/dt élevés des impulsions) amène inévitablement à considérer des longueurs d’ondes des formes d’onde de puissance dans le domaine métrique, voire moins.

La prise en compte du rayonnement et l’examen des outils à la disposition de l’Ingénieur nous semblent donc très utiles à intégrer. Au-delà des méthodes et outils de conduction, nous proposons donc une partie qui lui sera destinée, et pour laquelle nous suggérerons des méthodes et outils de simulation simples et open source, ce qui constitue une grande avancée dans l’électronique de ces dernières décennies.

Objectifs :

•  Acquérir les connaissances spécifiques nécessaires à la CEM des systèmes de puissance.
• Connaître les méthodes & outils en perturbations conduites et rayonnées
• Savoir comprendre et réduire les perturbations électromagnétiques associées

Prérequis : Connaissances générales en électronique

Méthodes pédagogiques mobilisées : Chaque dossier précise les moyens & outils pédagogiques mobilisés pour assurer l’acquisition des connaissances par les participants (exercices d’applications, cas pratiques, manipulation de softs, QCM …)

Chaque chapitre fait l’objet d’une ou plusieurs simulations avec les participants.

PARTIE I – 1. Introduction et motivations pour la CEM :

•  Enjeux économiques et humains, exemples d’environnements naturels et industriels,
• Niveaux conduits et rayonnés, CEM Intra, CEM Equipement, CEM système
• Bilan CEM, conversion temps fréquence, unités
• Modes de couplages sur équipements et cartes électroniques
• Description des transitoires secteur, foudre, ESD, Bursts…
• CEM probabiliste/fiabiliste d’un système pour une Qualification – exemple et difficultés
• Cadre normatif, lien entre ferroviaire, militaire, aéronautique, …
• Plan CEM, Certification Européenne, label CE

PARTIE I – 2. Spectre des émissions conduites ou rayonnées :

• Susceptibilité/immunité des circuits – mode commun, mode différentiel, pseudo mode commun, modes odd, even
• Impédance (cartes-câblage) de conducteurs particuliers – terres et équipotentialité – mise à la masse – potentiel de terre, courants « vagabonds »
• Diaphonie, définitions
• Diaphonie entre câbles et couplage champ à câble
• Diaphonie entre pistes sur carte – étude d’une source : pilote de découpage de convertisseur
• Blindages de câbles et impédance de transfert de câbles et connecteurs – exemple de couplage entre section de cantonnement et de longues lignes de câbles
• Structures de filtres, théorie – Filtrage passif de signaux sur carte – filtrage d’harmoniques d’alimentation sur carte technologies pour équipements – dimensionnement de filtrage de convertisseurs
• Filtrage actif – exemple de réduction de bruit sur ampliop

PARTIE II – 1. Filtrage sur cartes et sur équipements

• Susceptibilité/immunité des circuits -Impédance de conducteurs particuliers – terres et équipotentialité – mode commun, mode différentiel, pseudo mode commun
• Mises à la masse – Potentiels de terre, courants «vagabonds»
• Diaphonie entre câbles et couplage champ à câble – blindages de câbles et impédance de transfert de câbles et connecteurs – exemple de couplage entre section de cantonnement et de longues lignes de câbles
• Diaphonie entre pistes sur carte – étude d’une source : pilote de découpage de convertisseur
• Structures de filtres, théorie – technologies sur cartes – en traversée de paroi
• Filtrage passif de signaux sur carte – filtrage d’harmoniques d’alimentation sur carte
• Filtrage actif – exemple de réduction de bruit sur ampliop

PARTIE II – 2. Protection des sources de puissance – surtensions et RF

•  Tensions/courants induits par impact direct de foudre, couplage sur lignes de transmission.
•  Evaluation des résiduels sur des lignes, couplages impulsionnels aux CdV
• Résiduels des protections primaires – résiduels des protections secondaires et filtrage – couplage par transformateur d’alimentation
• Redressement de la RF, intermodulation et effets non linéaires

PARTIE III – 1. Cartes numériques et RACKS

• Blindages, théorie: parois métalliques, shoopages, rayonnement
• Rayonnement des pistes sur zones de masses de dimensions réduites
• Rayonnement piste/plan, couplages multi couches, intégrité SI
• Interconnexions adaptées et non adaptées, couplage dans un réseau complexe (PCB multicouche)
• Couplages sur un bus DCS – Interférences inter symboles et décodages
• Normes PCB, matériaux, IPC22xx…,
• Règles qualitatives de routages
• Règles qualitatives de câblage
• Les principales méthodes numériques de simulation rayonnée
• RfiD, interférences par diffraction par des obstacles métalliques voisins
• Rayonnement de plans de masse de dimension finie, rayonnement d’une piste

PARTIE III – 2. Composants de puissance, cartes hautes fréquences, RF

•  Bruit des amplificateurs, Facteur de Bruit (Noise Factor) ,
• Semi-conducteurs et susceptibilité : Transistors SiC, HEMT, …
• Couplage multi-physiques entre thermique, vibrations et perturbations EM – transmission par le dissipateur
• Redressement non linéaire, passif (joints oxydés) et actif (diodes), sous harmoniques
• Adaptations d’impédance et diagrammes de Smith, routages HF et RF, élargissement de bandes passantes

PARTIE IV – Fiabilité des composants – contraintes électromagnétiques :

•  Notions générales, Condensateurs, loi d’Arrhénius, noyaux magnétiques, isolation des transformateurs Haute Tension, dissipation thermique des transistors, connecteurs de carte
• Commutation de relais statiques, 0 courant, 0 tension
  tenues à la foudre, comportement aux ondes rapides (ESD,IEMN…)
• Eclateurs et protections
• Tropicalisation des PCB, tenue des pistes, des vias, soudures, couples galvaniques,…

PARTIE V – Essais, descriptions et solurions de préqualification

• Continuité électrique, tenue Haute tension et Rigidité, Masses
• Essais «Bulk currents» (torons de câbles): susceptibilité conduite en Haute
• Fréquences
• Essais Bulk en foudre,
• Electrostatique des panneaux et électroniques,
• Emissions conduites
• Champs rayonnés en émission et susceptibilité

Tarif (2024) : 1740 euros HT

• Les frais d’inscription comprennent les déjeuners, les pauses, la documentation.
• Une remise est accordée dès la 2ème inscription pour la même société (nous consulter).

Conditions d’inscription : Le dossier complet, y compris le bulletin d’inscription, est disponible sur simple demande (sans engagement) :

• sur la page de téléchargement du dossier en cochant la formation souhaitée
• par tél au 04 91 95 55 70
• par mail à formation@framatech.fr

Un dossier de participant, contenant les informations pratiques, le plan d’accès, les possibilités d’hébergement, vous sera transmis dès réception de la convention de formation retournée signée.

Toutes nos formations sont éligibles au titre de la formation professionnelle.

• Renseignez-vous auprès de votre OPCO (Opérateur de compétences)

Organisme de formation agréé n° 93 131336313