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Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Bonjour ! BsrCEM120040330.ppt 1 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Au programme aujourd’hui Couplage des perturbations classifications couplage par conduction couplage capacitif couplage inductif rayonnement lointain BsrCEM120040330.ppt 2 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage des perturbations Couplage Conduction Rayonnement Le couplage d'une source à une victime se fait de 2 manières couplage par conduction électrique (ou par impédance commune) fils reliant les capteurs, les commandes ou les alimentations à la « victime » couplage par rayonnement électromagnétique se manifestant par un champ magnétique et un champ électrique associés agissant sur une antenne, à travers les ouvertures des blindages, ou sur les fils extérieurs se propageant ensuite dans la « victime » par conduction BsrCEM120040330.ppt 3 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage des perturbations Couplage Conduction Rayonnement Champ lointain Le couplage par rayonnement diffère selon la distance Inductif Capacitif champ lointain Champ proche effet d’antenne champ proche couplage inductif couplage capacitif BsrCEM120040330.ppt 4 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage des perturbations Ces différents modes de couplage agissent simultanément le classement par modes de couplage facilite la compréhension et l’analyse Tous ces couplages n’existent qu’en régime impulsionnel ou sinusoïdal Seul le couplage par conduction existe également en courant continu (DC) BsrCEM120040330.ppt 5 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage des perturbations Les courants ont deux modes de propagation dans les circuits bifilaires mode différentiel c’est le mode normal de fonctionnement d’une liaison électrique le courant se propage sur l’un des conducteurs, passe à travers l’appareil, et revient à la source par un autre conducteur il est difficile de filtrer une perturbation en mode différentielle si le signal utile est aussi rapide que la perturbation il faut donc éviter que ce mode de couplage puisse se produire ce mode de couplage se produit par exemple lorsque la perturbation est superposée à une alimentation (harmoniques) lorsque la perturbation crée un courant supplémentaire dans la boucle BsrCEM120040330.ppt 6 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage des perturbations Les courants ont deux modes de propagation dans les circuits bifilaires mode commun le courant se propage sur tous les conducteurs dans le même sens et revient par la masse, par exemple via les capacités parasites c’est le cas le plus fréquent de transmission des perturbations par exemple pour les câbles, car le fil de signal et le fil de retour sont proches et reçoivent la même perturbation BsrCEM120040330.ppt 7 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage par conduction Couplage par les câbles Les perturbations captées par un fil sont conduites à l’intérieur de l’appareil Couplage par impédance commune Ce couplage est réalisé par une impédance commune Z Pour réduire cette action, on peut au circuit coupable au circuit victime diminuer la tension parasite diminuer l’impédance commune Le couplage est dû à la présence d’un circuit commun entre différents appareils le circuit d’alimentation le circuit de masse le réseau de protection PE, PEN BsrCEM120040330.ppt 8 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage par conduction Exemple 2 équipements partagent la même alimentation avec mise à masse un courant perturbateur circule dans le câble PE de mise à masse l’origine peut être un courant à 50 Hz dû à un défaut d’isolement ou à des capacités parasites un coup de foudre une décharge électrostatique ou une impulsion à haute fréquence le câble PE a une impédance non nulle (inductance de 1µH/m) les deux équipements sont soumis à une différence de potentiel UA-UB indésirable BsrCEM120040330.ppt 9 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage par rayonnement Les perturbations rayonnées sont véhiculées par le milieu ambiant transmises par couplage inductif ou capacitif Couplage inductif un courant électrique circulant dans un conducteur crée un champ magnétique qui rayonne autour de lui toute boucle formée par un conducteur électrique soumise à ce champ magnétique voit apparaître une tension induite U à ses bornes la tension induite est d’autant plus élevée que la fréquence augmente BsrCEM120040330.ppt 10 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage par rayonnement Les perturbations rayonnées sont véhiculées par le milieu ambiant transmises par couplage inductif ou capacitif Couplage capacitif une tension électrique appliquée entre un circuit électrique (câble, composant, …) et un autre circuit proche ou éloigné crée un champ électrique qui rayonne autour de lui ce champ électrique génère un courant entre ces 2 circuits l’ensemble se comporte comme un condensateur, appelé capacité parasite le courant capacitif est d’autant plus élevé que la fréquence augmente BsrCEM120040330.ppt 11 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage par rayonnement Un conducteur parcouru par un courant alternatif génère un rayonnement électromagnétique composé d’un champ électrique E et d’un champ magnétique H dont les directions sont perpendiculaires Un conducteur soumis à un champ électromagnétique reçoit une énergie électrique c’est le principe de l’antenne BsrCEM120040330.ppt 12 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage par rayonnement A faible distance, les champs magnétique et inductif agissent séparément A grande distance, les champs magnétique et inductif agissent ensemble (antenne) La limite dépend de la longueur d’onde, donc de la fréquence de la perturbation distance limite : où dans l’air, v = 300’000 km/s, donc : [m] fréquence [MHz] 1 ~50 30 ~1,6 100 ~0,5 300 ~16 1’000 BsrCEM120040330.ppt limite [m] ~0,05 13 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage inductif Un courant variable circulant dans un conducteur génère un champ magnétique variable autour dudit conducteur Le champ magnétique variable qui traverse un circuit fermé induit une tension dans cette boucle mode différentiel le circuit peut être formé de 2 conducteurs transportant un signal mode commun ce peut être aussi 1 conducteur et la masse le couplage (l’inductance mutuelle) dépend de la surface de l’orientation de la boucle « victime » BsrCEM120040330.ppt 14 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage inductif S Ls RS MSV US Ri Ui Pour réduire cette action, on peut diminuer le courant émetteur diminuer le couplage (réduction de surface) torsader les paires aller-retour BsrCEM120040330.ppt UV Lv UP = jωMSVIS i + + - +Ui -Ui 0.0 15 RL Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage capacitif Un couplage capacitif existe entre un circuit électrique et un circuit proche par exemple 2 conducteurs électriques le primaire et le secondaire d’un transformateur une différence de tension variable entre ces deux circuits va générer un courant électrique de l’un vers l’autre à travers la capacité parasite en régime impulsionnel : en régime sinusoïdal : ce courant parasite est d’autant plus élevé que la fréquence de la tension est élevée totalement négligeables en 50 Hz, ce couplage a une importance perturbatrice considérable en haute fréquence BsrCEM120040330.ppt 16 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Couplage capacitif La tension parasite Up existant entre une carte électronique et la masse (châssis) génère un courant entre eux par l’intermédiaire de la capacité parasite Cp circulant dans les circuits de la carte, ce courant peut provoquer des dysfonctionnements Le couplage capacitif entre électronique et châssis est appelé « effet de main » la carte fonctionne lorsque personne ne s’en approche des perturbations apparaissent et augmentent lorsqu’on approche la main ces perturbations disparaissent dès que la main touche la masse la capacité parasite augmente lorsque la distance diminue dès qu’elle est à la masse, la main fait écran pour réduire l’effet diminuer la tension parasite en raccordant le circuit principal de la carte au châssis protéger la carte par un écran (blindage) BsrCEM120040330.ppt 17 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Exercices Exercice 3.1 dans un convertisseur de puissance, une piste de circuit imprimé en cuivre a une largeur de 1 mm et une épaisseur de 35 µm. Sur une distance de 10 cm, elle est parcourue par le courant d’un transistor de puissance. le transistor commute un courant de 10 A à 16 kHz. Le taux d’enclenchement est de 25%. Les temps de montée et de descente est de 50 ns. Calculer et représenter la tension qui apparaît sur cette piste Exercice 3.2 2 câbles (diamètre 4 mm) cheminent au sol et sont en parallèle sur 1 m l’armature de la dalle, mise à terre, se trouve à 15 cm sous la surface l’ouverture d’un contact provoque un transitoire de 20 A dans un des conducteurs, avec un temps de montée de 5 ns quelle est la perturbation dans l’autre conducteur s’il est distant de 10 cm du premier ? BsrCEM120040330.ppt 18 Cours CEM Formation FEE 2008-2009 Merci de votre attention ! BsrCEM120040330.ppt 19
