Méthodologie de conception en CEM - Couche équipement

La conception en Compatibilité Electromagnétique (CEM) est un art compliqué à l’interface entre différentes disciplines comme l’électronique, les hyperfréquences, l’électromagnétisme ou la mécanique. Il est donc important pour le concepteur de s’appuyer sur une méthodologie de travail qui va lui permettre d’intégrer ces contraintes hétérogènes. Les étapes de cette méthodologie vont lui permettre de mettre en place et de justifier des spécifications de conception basées sur un savoir-faire et des outils de modélisation et de simulation. En fin de conception, il faudra de plus définir précisément les outils et méthodes de qualification dans le « Plan de Test » de façon à garantir la représentativité et la répétabilité des essais.

Le point de commencement du routage d’une carte électronique est l’analyse de la place qui lui est réservée à l’intérieur d’une mécanique existante. Cette mécanique pouvant être ou non métallique, il faut savoir utiliser ces propriétés pour améliorer le comportement de la carte électronique vis-à-vis des émissions de perturbation électromagnétique en haute fréquence ainsi que des agressions extérieures.

Le routage de la carte électronique est aussi guidé par des règles de sécurité électrique (directive basse tension) qui introduisent des notions d’isolement galvanique.

Le nombre de couches allouées dans la carte guide le choix d’utilisation d’un plan de masse complet ou d’un maillage. De plus, les circulations de courant dans ce plan de masse ont un impact sur les règles de ségrégation entre les fonctions génératrices de perturbations, comme l’électronique numérique rapide, et celles qui seront sensibles comme les fonctions analogiques bas niveau. Une grande importance doit être apportée à la conception de ce plan qui apporte une protection nécessaire tant en émission qu’en immunité.

Cependant l’utilisation des règles génériques de routage ne garantit pas d’obtenir les performances requises en CEM. Qui plus est, du fait de contraintes autres que CEM, ces règles génériques ne sont généralement pas applicables sans dérogation. La modélisation, le calcul et la simulation sont les voies les plus appropriées pour valider des choix de routage ou des dimensionnements de filtrages. Des exemples de modèles équivalents de composants sont présentés et exploités afin de décrire cette démarche.

Le Plan de Test CEM est le document sur lequel est basé l’ensemble des essais CEM. Il doit permettre la réalisation d’une campagne de qualification en éliminant les risques liés à une mauvaise interprétation du cahier des charges ou une mauvaise mise en œuvre d’un moyen d’essai. Pour ce faire, il comporte un grand nombre d’informations spécifiques à l’équipement à qualifier, comme une description du fonctionnement du produit ou des événements redoutés. De plus, il doit contenir le plus possible d’information permettant de garantir la reproductibilité des essais, en particulier la description de l’environnement comme le banc de charge ou les différents faisceaux.

Les non-conformités en CEM ont des conséquences critiques telles que l’augmentation du nombre d’itérations et de prototypes, des délais pour la mise sur le marché des produits et des coûts additionnels pour des solutions correctives bien souvent non optimisées car intégrées tardivement dans le développement. La prise en compte et l’anticipation des problématiques de CEM est donc absolument nécessaire et nous proposons dans cet article une démarche intégrable dans un processus de développement opérationnel. Les activités décrites doivent permettre de réduire ces risques de non-conformité, tout en apportant une maîtrise des performances de CEM facilitant également les résolutions de problèmes, le cas échéant.