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Auteur(s)
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Michel GRACIET : Docteur ès sciences physiques - Ingénieur au Laboratoire central de recherches de Thomson-CSF
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Joseph PINEL : Docteur ès sciences physiques - Chef de service des Technologies Avancées Thomson-CSF DCS - Centre électronique Toulouse
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
La protection des équipements électriques et électroniques vis-à-vis des perturbations électriques et électromagnétiques est devenue aujourd’hui un problème de plus en plus préoccupant par suite, d’une part, de la plus grande sensibilité des composants électroniques modernes aux surcharges électriques créées par ces perturbations et, d’autre part, des nombreuses sources de perturbations auxquelles peut être exposé tout équipement.
Il est connu, en effet, qu’il suffit d’une énergie de surcharge électrique de quelques microjoules seulement pour détruire un composant électronique à haut niveau d’intégration ou, du moins, altérer fortement ses performances, cela malgré les protections intégrées mises en place par les fabricants pour se protéger des risques associés aux décharges électrostatiques.
La protection des équipements, pour être efficace, nécessite d’être prise en compte dès le début de leur conception ; cela suppose donc que le concepteur ait une bonne connaissance :
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des sources de perturbations auxquelles peut être soumis l’équipement (menace directe ou indirecte) ;
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des modes d’interaction de ces menaces, se traduisant par des perturbations (surcharge électrique ou influence électromagnétique) ;
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des caractéristiques des perturbations créées.
Cet article donne une description détaillée des sources de perturbations les plus connues (décharges électrostatiques, impulsion électromagnétique d’origine nucléaire, coups de foudre et commutations inductives).
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Différents types de perturbationsArticle inclus dans l'offre
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1. Généralités
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On distingue quatre types principaux de perturbations, d’origine naturelle ou artificielle, pouvant induire dans les équipements électriques, électroniques et électrotechniques des surcharges momentanées ; ce sont :
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les perturbations associées aux décharges électrostatiques (DES) ;
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les perturbations associées à l’impulsion électromagnétique (IEM) résultant d’une explosion nucléaire ;
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les perturbations associées aux coups de foudre ;
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les perturbations de source inductive, correspondant à l’influence directe ou à la commutation de circuits inductifs (relais, transformateurs, moteurs, etc.).
Ces perturbations ont pour effet l’apparition, sur les circuits, de surtensions ou de surintensités, selon leur nature.
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Ces surcharges sont en général représentées, dans un circuit donné, par trois types de caractéristiques :
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les caractéristiques temporelles décrivant leur évolution dans le temps ;
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les valeurs maximales atteintes soit pour la tension, soit pour le courant ;
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leur énergie.
La tension (ou le courant) maximal(e) atteinte est assez facilement mesurable (mesures sur oscilloscope ou sur voltmètre crête) ; en revanche, l’accès aux deux autres types de caractéristiques est plus complexe.
En particulier, l’évolution v (t ) ou i (t ) de la surcharge nécessite au moins la connaissance des paramètres temporels suivants :
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le temps de montée t 1 à la valeur maximale et la durée jusqu’à mi-valeur en retombée t 2 de la perturbation ; cette méthode est normalisée pour l’impulsion de foudre (figure 1) ;
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la vitesse de montée (di /dt ou dv /dt ) et plus rarement la vitesse de descente (donnée en général par la largeur à mi-hauteur de la surcharge).
La figure 2 donne, de manière schématique, les formes d’ondes typiques à considérer pour chaque type de surcharge électrique et montre que, dans certains cas (par exemple, figure 2 b ), ces paramètres temporels ne suffisent pas pour décrire...
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