Développement de techniques et de méthodologies pour la prise en compte des contraintes CEM dans la conception d'équipements du domaine automobile. : Etude de l'immunité, du composant à l'équipement

Techniques and methodologies development to take into account EMC constraints in Automotive equipment design. Immunity analysis from component until the equipment

• Auteur / Autrice : Frédéric Lafon
• Direction : M'hamed Drissi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compatibilité électromagnétique

Résumé

La CEM (Compatibilité Electromagnétique), prend une place de plus en plus importante dans la conception des équipements électroniques. Dans un contexte industriel, comme dans le secteur automobile, la tendance générale est de réduire les temps de développement, tandis que la complexité des équipements et systèmes tend à augmenter. Afin d'anticiper les problèmes CEM, de prendre en compte les risques et d'intervenir dans la conception des équipements, le développement des capacités de simulation est une des voies clé, vers laquelle Valeo s'est fortement orienté. Ce sont ces objectifs qui ont motivé et orienté le travail de cette thèse. Afin d’étudier les problématiques d'immunité, la réalisation de simulations au niveau de l'équipement nécessite d'avoir des modèles de toutes les briques constituant l'équipement dans sa mise en œuvre expérimentale. En s'appuyant sur une approche dite "Bottom up" nous développons et proposons des techniques pour la modélisation des éléments constituant chacun des niveaux, du composant, jusqu'à la mise en œuvre du test de caractérisation. Au niveau des composants, des techniques sont proposées pour la modélisation des composants passifs et actifs. Une technique originale a été développée afin de prendre en compte l'immunité des composants actifs. Ce modèle d'immunité s'appuie sur les contraintes industrielles, qui imposent d'avoir une vision boîte noire des circuits intégrés. Les techniques de caractérisation et de modélisation sont alors développées et éprouvées sur un certain nombre de familles de composants. Au niveau du circuit imprimé, un PCB de test générique, permettant la caractérisation des composants a été développé. Des techniques de modélisation des PCB sont proposées en prenant en particulier en compte des notions d'effort de modélisation et de précision des modèles, afin de les rendre cohérents par rapport à notre besoin. L'interaction du PCB avec son environnement est également étudiée. Les principales méthodes d'essais mises en œuvre pour la caractérisation des équipements (BCI (Bulk Current Injection) et Immunité au champ rayonné), sont présentées et modélisées, en mettant l’accent sur des discussions sur les techniques de modélisation des câblages. Enfin, des cas d'applications et de validations de toutes les techniques proposées sont présentées et illustrent les possibilités offertes par tout ce qui a été mis en place lors de ces travaux.

The share of EMC (Electromagnetic Compatibility) is increasingly important in the design of electronic equipment. In an industrial context, like in the automotive field, the development tends to be reduced whereas equipment and systems are increasingly complex. In order to prevent EMC issues, to take into account risks in the equipment design process, Valeo has chosen to develop simulation capabilities as a key orientation, and these objectives have motivated and orientated this thesis. As far as immunity aspects are concerned, simulations at equipment level require to have models of all the base elements of the equipment in its experimental test set-up conditions. Based on a so called "Bottom up" approach, we develop and propose techniques to model the elements of each level, from the device (Integrated circuits or passive), until the process of the experimental test. At component level, techniques are proposed to model passive and active devices. An original technique has been developed to take into account the immunity behaviour of active components. This immunity model is based on industrial constraints, requiring to have a black box vision of integrated circuits. Characterisation and modelling techniques are then developed and assessed on some components, for various technologies and functions. At the printed circuit board level, a generic PCB allowing the characterization of components has been developed. Techniques to model a PCB are proposed, taking into account in particular notion of modelling effort, to have a consistent accuracy regarding our need. The interaction of the PCB with its environment is also addressed. Main test methods used to characterize equipment (BCI (Bulk Current Injection) and immunity against radiated fields), are introduced and modelled, including discussions on modelling techniques of harness. Finally some applications and validations of all the techniques developed are introduced, and highlight the possibilities offered by all the results of our work.