Modélisations pour la CEM des électroniques de puissance

Les électroniques dites « de puissance » regroupent des composants et des types d’architectures reconnaissables par les spécialistes de cette matière, mais aussi par les étudiants en électronique qui ont pu aborder certaines de ces structures. Dans ce cadre, concevoir une électronique qui concilie au mieux rendement et performances des composants dont, principalement, des transistors de commutation est un exercice difficile. Pour autant, s’il conduit à une conception fonctionnelle efficiente, l’exercice ne répond pas forcément aux besoins et exigences de la compatibilité électromagnétique (CEM).

Le champ de la CEM est bien plus large que le seul champ couvert par les signaux des électroniques de puissance. En particulier, il impose d’évaluer les bruits engendrés sur les lignes d’alimentation des électroniques de puissance par leurs commutations. Si ce bruit est calculable classiquement à partir de la conception fonctionnelle dans la bande passante de l’électronique, son estimation hors bande, c’est-à-dire à des fréquences beaucoup plus élevées que celle du fonctionnement nominal, implique une approche de modélisation propre à la CEM. Cet écart est souvent mal compris : le métier de la CEM ne se satisfait pas d’un recoupement exemplaire entre un signal mesuré et un signal calculé, cela n’a d’ailleurs paradoxalement aucun intérêt. Le but de l’ingénieur en CEM est de prédire une enveloppe des maxima en émission de cette électronique, qui encadre les mesures pouvant être effectuées sur cette électronique sous diverses conditions de fonctionnement. Il doit également prendre en compte les dispersions et les incertitudes inhérentes aux composants et à la structure conçue, et ce, pour toutes les fréquences entre quelques hertz à plusieurs gigahertz. Parvenir à l’établissement de ces amplitudes limites, comme à la conformité de l’électronique vis-à-vis des exigences auxquels les systèmes qui vont l’accueillir sont soumis, appelle l’utilisation de modèles qui ne sont pas des modèles fonctionnels, mais des modèles pour la CEM.

Par l’emploi de modèles rapides, robustes, délivrant des résultats englobants sans être trop majorants, permettant de positionner les performances en CEM de l’électronique dans une analyse de fiabilité et de sûreté de fonctionnement, l’ingénieur en CEM apporte ainsi sa pierre à la conception de l’électronique de puissance sous un angle qui n’est pas celui du concepteur hardware.

Nous espérons par cet article fournir les premières briques à l’ingénieur en CEM pour élaborer le modèle qu’il devra construire pour l’électronique dont il a la charge.