JEANNOLLE Joël Cabinet détude en ELECTROMAGNETISME JOURNEES CEM HYPER 2006 JOURNEES CEM HYPER 2006...

JEANNOLLE JoëlCabinet d’étude en

ELECTROMAGNETISME

JOURNEES CEM HYPER 2006JOURNEES CEM HYPER 2006

DIMENSIONNEMENT SIMPLIFIÉ DES DURCISSEMENTS CEMDIMENSIONNEMENT SIMPLIFIÉ DES DURCISSEMENTS CEM

22 mars 2006

DIMENSIONNEMENT DES DIMENSIONNEMENT DES DURCISEMENTS CEM SIMPLIFIÉDURCISEMENTS CEM SIMPLIFIÉ

PAR LA MÉTHODE ASYMPTOTIQUEPAR LA MÉTHODE ASYMPTOTIQUE


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

CHAMP D’APPLICATION DU DURCISSEMENT CEMCHAMP D’APPLICATION DU DURCISSEMENT CEM


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

DÉFINITION DU DURCISSEMENT CEMDÉFINITION DU DURCISSEMENT CEM

La conception du durcissement CEM d’un grand système est toujours une opération difficile

Agresseurs nombreux en conduction et en rayonnement

Phénomènes physiques complexes et multiples

3 solutions possibles

Une analyse méthodique et complète

Quelques précautions et on attend les essais

Un dimensionnement simplifié du durcissement


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

DÉFINITION DU DURCISSEMENT CEMDÉFINITION DU DURCISSEMENT CEM

Le dimensionnement simplifié du durcissement s’appuie sur deux fondements

la statistique

les fonctions logarithmiques


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Un dimensionnement simplifié du durcissementUn dimensionnement simplifié du durcissement

La statistique

Niveau d’immunité

Niveau de perturbation

Marge de durcissement

Densité de probabilité

s

p

Échelle des puissances


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006


La statistique

Probabilité de conformité

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

N

Pro

babi

lité

s =écart type de la susceptibilité 3 dB

p =écart type de la perturbation 5 dB

p + s 8 dB

N=1.25 marge = 10 dB

probabilité de conformité = 90%

N= 2.5 marge = 20 dB

probabilité de conformité = 99%


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006


La statistique

La marge permet de prendre en compte:

La dispersion des composants du système

Les évolutions du système au cours de son exploitation

Le vieillissement des certain composants

Et justifie la simplification des calculs dimensionnants


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

les fonctions logarithmiques


4 types de fonctions sont utilisées pour l’analyse en CEM

La proportionnalité Z = L L’inversion Z= 1/C

proportionnalité au carré E= KIAF² Inversion au carré Sin²x/x²

Sur une échelle logarithmique nous obtenons

Pente +1

Pente +2

Pente -1

Pente -2

Constante

Fréquence

Amplitude


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux signaux périodiques rectangulairesApplication aux signaux périodiques rectangulaires

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

0,7

0,9

1,1

0 5 10 15 20

Amplitude en V

Temps

Amplitude en dBV

t

T

A

1/t

20*log(2At/T)

1/T 2/T 3/T

Cette enveloppe est indépendante de la fréquence de répétition du signal. Elle ne dépend que de sa forme


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux signaux périodiques numériquesApplication aux signaux périodiques numériques

Amplitude en V

Temps

A

Les signaux numériques se caractérisent par un front de montée de durée tm

Amplitude en dBV

1/t

20*log(2At/T)

1/T 2/T 3/T

Amplitude en VA

Temps

1/tm

Pente en 1/t

Pente en 1/t²

Temps


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux signaux en double exponentielleApplication aux signaux en double exponentielle

btta eeA **F(t) =

A

Temps

²)²(*²)²(*

baab

A

)*

*log(*20ba

abA

aA

*2a

*2b

baab

*

*bab

²ab

t tLoga )2(

Pour f telle que = << a << b G(f) = ( niveau constant)

Pour f telle que = a << << b G(f) = ( pente d'ordre 1)

Pour f telle que = a << b << G(f) = ( pente d'ordre 2)


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux filtresApplication aux filtres

Filtre passe bas

Filtre passe bande

FcLes filtres du 1er ordre

N

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

1,000E+08

1,100E+08

1,200E+08

1,300E+08

1,400E+08

1,500E+08

1,600E+08

1,700E+08

1,800E+08

1,900E+08

2,000E+08

Frequency (Hz)

Lev

el (

dB

m)


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux blindages des câblesApplication aux blindages des câbles

Vp

Par définition:Par définition:

Zt = Vp / IZt = Vp / Igainegaine

Zt

Fréquence

Résistance du blindage

30 MHz

Effet de peau

Fuites de champ H

Modélisation simplifiée de Zt

Zt est définie en 0hm/m


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

B0 = pas de blindage B1 => Zt0 = 0dB/m

B2 => Zt0 = -10dB/m

B3 => Zt0 = -20dB/m

B4 => Zt0 = -30dB/m

B5 => Zt0 = -40dB/m

B6 => Zt0 = -50dB/m

Fréquence

Modélisation asymptotique:

Simple tresse lâche

enrubannage

Simple tresse

Simple tresse optimisée

Tresse + enrubannage

Double tresses

B2

B3

B4

B5

B6

Zt

30 MHz

Application aux blindages des câblesApplication aux blindages des câbles

Pente en F


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux cages de FaradayApplication aux cages de Faraday

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,01 0,1 1 10 100 1000 10000

Fréquence en MHz

Att

énu

atio

n e

n d

B

0

20

40

60

80

100

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00 10000,00

Fréquence en MHz

Att

én

ua

tio

n e

n d

B0,25

0,64

1,27

2,54

6,4

12,7

25,4

50

Une cage de Faraday se comporte comme un filtre passe bas du 1er ordre en champ H Fc environ 300Hz

comme un filtre passe bande pour une OEM voir ci-dessus

Cas du hublot grillagé


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux rayonnement des boucles de masseApplication aux rayonnement des boucles de masse

HE

A

sin*111

4

**32

3

rrr

AIH

En Champ proche => sin*

4

* AIH

En Champ lointain => sin*

²*²*

²**

rc

FAIH

Fréquence

Amplitude en dBA/m

Pente en F²


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux rayonnements sur les boucles de masseApplication aux rayonnements sur les boucles de masse

On l'obtient le courant de gaine en divisant "e" par ZboucleOn l'obtient le courant de gaine en divisant "e" par Zboucle

Fréquence en MHz

Fréquence en MHz

ee

100/l100/l

Z boucleZ boucle

50/l50/l

chH ****2

ZcFréquence

qq kHz

50/l50/l 100/l100/lqq kHz

3*H*h

6*H*h

Courant de gaineCourant de gaine

Zc=125 0hms ( h/d=2)

l = longueur de la boucle de masse


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Application aux susceptibilités des terminauxApplication aux susceptibilités des terminaux

Susceptibilité en dBV

Fréquence

Susceptibilité du terminal

Protection des filtres d’entrée

Limite des protection des filtres d’entrée

-8dBv

22 dBv

Fc 30 Fc

Seuil de perturbation

Seuil de destruction


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Exemple 1 protection d’une cage de Faraday à une IEMNExemple 1 protection d’une cage de Faraday à une IEMN

FcAe

Temps

Fréquence

Transformée de Transformée de Fourrier du signal Fourrier du signal résiduelrésiduel

Cage de Faraday = Filtre du 1er ordre

Fc a/2

aA

As

H IEMN


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

FctLog

AeFcaAeaMAs **

)2(2**2*1*

M =Ae/a

Fc =a1/2 F1

As

FcF

AeAs

dB

1log*20

Exemple 1 protection d’une cage de Faraday à une IEMNExemple 1 protection d’une cage de Faraday à une IEMN


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Exemple 2 : Durcissement d’un câblageExemple 2 : Durcissement d’un câblage

Fréquence en MHz

L=5m

L= 25m

L= 2,5m

Vp en dBV

CARACTERISTIQUE DES TENSIONS INDUITESCARACTERISTIQUE DES TENSIONS INDUITES


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

Zone de bonfonctionnement

Zone de perturbation

Zone de destruction

2.2 66 fréquence en MHz

12

0,4

300

10

Risque de destructionRisque de destruction

NB : LES AGRESSIONS ONT ÉTÉ SUPPOSÉES CONSTANTES DANS LA GAMME DE FRÉQUENCE

Exemple 2 : Durcissement d’un câblageExemple 2 : Durcissement d’un câblage


ELECTROMAGNETISME



22 mars 2006

CONCLUSIONSCONCLUSIONS

L’APPROCHE ASYMPTOTIQUE EST CERTAINEMENT LA VOIE OPTIMALE L’APPROCHE ASYMPTOTIQUE EST CERTAINEMENT LA VOIE OPTIMALE POUR DURCIR UN SYSTEME COMPLEXEPOUR DURCIR UN SYSTEME COMPLEXE

ELLE NÉCESSITE CEPENDANT UNE BONNE EXPÉRIENCE EN CEM ET BIEN ELLE NÉCESSITE CEPENDANT UNE BONNE EXPÉRIENCE EN CEM ET BIEN SOUVENT LA RECHERCHES DE DONNÉES MANQUANTESSOUVENT LA RECHERCHES DE DONNÉES MANQUANTES

ELLE NÉCESSITE ÉGALEMENT UNE MÉTHODE PRÉCISE ET LA RIGUEUR ELLE NÉCESSITE ÉGALEMENT UNE MÉTHODE PRÉCISE ET LA RIGUEUR DANS SON SUIVIDANS SON SUIVI

ASSOCIÉE A LA PROBABILITÉ DE CONFORMITÉ, ELLE PERMET AU ASSOCIÉE A LA PROBABILITÉ DE CONFORMITÉ, ELLE PERMET AU CONCEPTEUR D’OPTIMISER SON ÉTUDECONCEPTEUR D’OPTIMISER SON ÉTUDE

L’OUTIL DE BASE EST BIEN SUR LE TABLEUR ET TOUTES LES FONCTIONS L’OUTIL DE BASE EST BIEN SUR LE TABLEUR ET TOUTES LES FONCTIONS QU’IL PROPOSEQU’IL PROPOSE

JEANNOLLE Joël Cabinet détude en ELECTROMAGNETISME JOURNEES CEM HYPER 2006 JOURNEES CEM HYPER 2006...

Documents

Transcript of JEANNOLLE Joël Cabinet détude en ELECTROMAGNETISME JOURNEES CEM HYPER 2006 JOURNEES CEM HYPER 2006...