La compatibilité électromagnétique (CEM) est un élément essentiel dans la conception des systèmes intégrés et des produits électroniques embarqués. La CEM se définit comme la capacité d’un équipement électronique à fonctionner correctement sans générer d’interférences électromagnétiques ni être perturbé par celles-ci lors de la génération, de la transmission et de la réception de l’énergie électromagnétique.

Avec l’importance croissante des réglementations sur les marchés internationaux, la CEM est devenue une exigence clé pour la certification et la commercialisation des produits. Un produit qui ne respecte pas les exigences CEM d’un pays donné ne peut pas être légalement mis sur le marché. Avec le développement continu des technologies électroniques, la CEM est désormais considérée comme aussi importante que les autres critères de conception traditionnels dans le développement des équipements et systèmes électroniques.

Définition de la CEM

La CEM se compose de deux aspects principaux : l’EMI (émissions électromagnétiques) et l’EMS (immunité électromagnétique).

Les essais EMI comprennent :

RE (émissions rayonnées), CE (émissions conduites), Harmoniques, Flicker (fluctuations de tension)

Les essais EMS comprennent :

ESD (décharges électrostatiques), EFT (transitoires électriques rapides), DIP (creux de tension), CS (immunité conduite), RS (immunité rayonnée), Surge (surtensions, foudre), PMS (immunité aux champs magnétiques à la fréquence du réseau)

Comme indiqué ci-dessus, la CEM comprend deux grands types d’essais : EMI et EMS. L’objectif principal de la vérification EMI est de mesurer la quantité d’énergie électromagnétique émise par l’appareil électrique lui-même pendant son fonctionnement. Plus cette énergie est élevée, plus le risque d’interférences avec d’autres équipements électriques est important. Il est donc essentiel de réduire les émissions électromagnétiques à un niveau aussi bas que possible. Les valeurs limites définies par les différentes normes peuvent être représentées sur le spectre mesuré, ce qui permet d’évaluer le risque de dépassement des seuils lors du fonctionnement de l’équipement.

À l’inverse, la vérification EMS se concentre sur l’immunité électromagnétique de l’équipement, c’est-à-dire sa capacité à résister aux perturbations externes. Elle vise à déterminer s’il existe un risque de dysfonctionnement lorsque l’appareil fonctionne conjointement avec d’autres équipements électriques. Pour ce faire, des perturbations électromagnétiques sont appliquées de manière continue au dispositif testé, afin d’observer si des anomalies ou des dysfonctionnements inattendus apparaissent dans un environnement électromagnétique perturbé.

Les essais standard applicables aux produits de systèmes intégrés comprennent généralement un pré-scan EMI (incluant les émissions rayonnées RE et les émissions conduites CE). C’est pourquoi les exemples pratiques présentés ci-dessous prennent l’essai RE comme illustration.

Les essais personnalisés sont définis en fonction des besoins spécifiques du client. Les essais réalisés dans cet exemple comprennent les émissions rayonnées RE, les émissions conduites CE, les décharges électrostatiques ESD et l’immunité aux rayonnements électromagnétiques RS. En raison du caractère spécifique de ces projets, aucun exemple détaillé supplémentaire n’est présenté.

Normes de référence :

Exemple pratique : RE (essai des émissions rayonnées)

Lors d’un essai RE en conditions réelles, les émissions électromagnétiques sont mesurées selon deux polarisations : verticale et horizontale. Ces deux modes sont vérifiés en ajustant l’angle de l’antenne de réception. Une fois l’antenne réglée, le dispositif sous test (DUT – Device Under Test) est mis en fonctionnement normal, puis la table de rotation du DUT est tournée sur 360 degrés afin de mesurer les émissions dans toutes les directions.

Dans l’exemple suivant, lors de la phase initiale de conception du Smart Display 4,3 pouces, le pré-scan EMI a révélé que les émissions rayonnées dépassaient les limites de la norme EN 55011 :

Après le premier pré-scan EMI, les fréquences dépassant les valeurs limites ont été analysées. Il a été constaté que les fréquences de 756 MHz et 972 MHz présentaient des niveaux de rayonnement plus élevés. À partir de ces fréquences, les signaux fondamentaux susceptibles d’être à l’origine des interférences ont été identifiés, puis des mesures de suppression EMI ont été mises en œuvre.

La solution adoptée a consisté à insérer une perle de ferrite en série sur le chemin du signal afin d’atténuer les harmoniques haute fréquence. Une nouvelle vérification du DUT a ensuite permis d’obtenir des résultats conformes à la norme EN 55011. Les résultats du pré-scan sont présentés ci-dessous :

Conclusion :

Afin de garantir que la qualité des produits réponde aux exigences des clients, Winstar effectue un pré-scan EMI après le lancement des modèles standard de Smart Display et fournit un rapport de pré-scan EMI à titre de référence. Cela permet aux clients de mieux anticiper la conception de leurs produits en vue des certifications EMC/EMS.

Par ailleurs, sur la base des analyses de rayonnement présentées ci-dessus, Winstar est également en mesure de concevoir et de développer des produits conformes aux réglementations exigées par les clients et adaptés aux différentes exigences du marché en matière de CEM. Cela permet d’améliorer la conformité, la fiabilité et la sécurité des produits finaux des clients.