Étude et modélisation des perturbations produites au sein des microcontrôleurs STM32 soumis à des stress en impulsion

Study and modelling of the disturbances produced within the STM32 microcontrollers under pulsed stresses

• Auteur / Autrice : Yann Bacher
• Direction : Gilles Jacquemod
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 27/04/2017
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Électronique pour Objets Connectés (Biot, Alpes-Maritimes) - Electronique pour Objets Connectés
• Jury : Président / Présidente : Sonia Ben Dhia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Jacquemod, Sonia Ben Dhia, Yann Deval, Richard Perdriau, Henri Braquet, Nicolas Froidevaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yann Deval, Richard Perdriau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Brouillage électromagnétique

Commande robuste

Microcontrôleurs

Mots clés libres

Microcontrôleur

Robustesse

IEC 61000-4-4

Perturbations électromagnétiques

Transitoires rapides en salve

Méthodes de mesure

Résonance

Microcontroller

Robustness

IEC 61000-4-4

Electromagnetic disturbances

Fast transient burst

Measurements methods

Resonance

Résumé

La fiabilité des microcontrôleurs est cruciale compte tenu de leur utilisation massive dans de nombreux domaines, surtout dans des environnements sévères. De ce fait, la robustesse aux perturbations électromagnétiques, en particulier à propos des alimentations, est un axe de développement majeur, que ce soit pour acquérir un avantage comparatif sur le marché, ou simplement pour assurer la sécurité des biens et des personnes. En ce sens, nous avons étudié le test de ces circuits soumis à des agressions transitoires rapides en salve définies par la norme IEC 61000-4-4. Les mécanismes spécifiques de propagation de la perturbation en mode commun sont mis en évidence, ainsi que leur conversion en mode différentiel. Plusieurs méthodes de mesure, dont certaines originales, ont été développées pour valider cette conversion, ainsi que les modes de propagation. Sur cette base, le réseau de distribution des alimentations a été particulièrement étudié et son influence sur la robustesse du circuit a été mise en évidence. Enfin, cette thèse ouvre de nouvelles perspectives d’amélioration de la robustesse des microcontrôleurs, pour ce type d’agression, et donc de leur fiabilité.

The reliability of the microcontrollers is crucial considering their massive use in numerous domains, especially in severe environments. Therefore, the robustness in the electromagnetic disturbances, in particular for the power supply network, is a major development, whether it is to acquire a comparative advantage on the market, or simply to assure the goods and people safety. Therefore, we studied the Fast Transient Burst test of integrated circuits, as defined by the IEC 61000-4-4 standard. The specific propagation mechanisms of the disturbance in common mode are highlighted, as well as their conversion in differential mode. Several measurements methods, among which certain novel, were developed to validate this conversion, as well as the propagation modes. Based on this, the power distribution network was particularly studied and its influence on the robustness of the circuit was highlighted. Finally, this work opens new perspectives of improvement of the microcontrollers’ robustness, for this kind of aggression, and thus their reliability.