Simulation de compatibilité électromagnétique
Tester virtuellement la conformité aux normes EMC
Qu'est-ce que la compatibilité électromagnétique ?
La compatibilité électromagnétique (EMC) décrit la capacité d'un appareil électronique à fonctionner comme prévu dans son environnement sans interférer avec d'autres appareils. Le contrôle des interférences électromagnétiques (EMI) fait partie intégrante du développement de tout appareil électronique. Conformément à la législation, les produits doivent respecter les normes EMC internationales qui régulent les émissions EM et la sensibilité des systèmes électriques et électroniques disponibles dans le commerce. Un produit performant doit afficher le juste équilibre entre la compatibilité EMC et les autres exigences de conception comme la taille, le coût et les performances. Trouver cet équilibre peut poser des défis majeurs aux ingénieurs. Plus le problème EMI potentiel est identifié tôt, moins cela perturbe le processus de conception. En incluant la conception compatible EMC en amont du processus, il est possible d'éviter les itérations de développement supplémentaires coûteuses lors des phases ultérieures.
Certification EMC
Les réglementations relatives à la compatibilité électromagnétique (EMC) garantissent que les appareils n'émettent pas de champs électromagnétiques susceptibles de perturber d'autres composants électroniques. Les appareils doivent également être capables de résister aux interférences électromagnétiques (EMI) des appareils à proximité, ainsi qu'aux effets électromagnétiques environnementaux (E3) tels que la foudre ou les impulsions électromagnétiques. Pour garantir la conformité à ces réglementations, les produits électroniques doivent être soumis à des tests et à une certification EMC avant de pouvoir être vendus sur le marché. La certification démontre la conformité aux réglementations mais garantit également aux clients que le système électrique fonctionnera correctement dans un environnement électromagnétique.
Avantages d'une conception compatible EMC dès le départ
S'ils incluent la conception compatible EMC en amont du processus, les ingénieurs peuvent gagner du temps et de l'argent en évitant des itérations de développement coûteuses lors des phases ultérieures. Ils obtiennent également une meilleure optimisation globale de la conception, car tout problème EMC potentiel peut être identifié et résolu dès le début du processus de conception.
Que peut faire la simulation pour la compatibilité EMC ?
La simulation électromagnétique fournit aux ingénieurs une vue détaillée de tous les aspects EMC d'un appareil, du flux de courant qui circule dans la carte de circuits imprimés jusqu'à la propagation des champs entre les antennes d'un même site. Ils sont ainsi à même d'identifier et de corriger les problèmes potentiels avant la phase de test. Cela leur permet de réduire non seulement les délais et les coûts de développement, mais aussi le risque d'échec aux tests EMC réglementaires, conformément à diverses normes telles que MIL-STD. Le portefeuille de simulation SIMULIA inclut plusieurs outils spécialisés dans la détection des interférences et l'analyse EMC, basés sur des solveurs 3D rapides et précis.
Applications du logiciel EMC :
- Vérification des règles EMC
- Test virtuel de l'EMC
- Analyse des interférences de coexistence
- E3 : effets de l'environnement électromagnétique
- Simulation des faisceaux de câbles
La technologie CST Studio Suite permet d'étudier les catégories EMC pertinentes pour les émissions et la sensibilité. Elle permet également d'examiner les effets au niveau du système, que ce soit grâce à la possibilité de gérer efficacement les configurations très volumineuses et complexes, ou grâce à l'hybridation entre les solveurs les plus appropriés, dédiés à certaines catégories de problèmes comme les câbles.
Applications EMC/EMI
- Diaphonie et désensibilisation
- Méthode de décharge dans l'air
- Méthode de décharge au contact
- Injection de courant
Simulation de la diaphonie et de la désensibilisation dans un téléphone mobile
Cette infographie interactive présente, à l'aide de courtes vidéos, les problèmes de compatibilité électromagnétique (EMC) et d'intégrité du signal (SI) qui influent sur la conception d'un téléphone mobile.
La norme USB 3.2 offre un débit de données pouvant atteindre 20 Gb/s. Ces signaux rapides créent un bruit à large bande qui peut affecter d'autres systèmes électroniques, même à des fréquences radio (RF), et entraînent souvent une désensibilisation et une diaphonie RF.
La simulation électromagnétique permet d'analyser la distribution des courants et des champs électromagnétiques à l'intérieur des appareils, de voir comment ils se propagent et d'identifier les chemins de couplage susceptibles de provoquer des interférences. Grâce à ces informations, les ingénieurs peuvent améliorer le routage des pistes et ajouter des composants d'atténuation des interférences tels que des rangées de vias.
Simulation de test ESD - Méthode de décharge dans l'air
Dans la méthode de décharge dans l'air, l'électrode chargée du générateur de test est amenée à proximité de l'appareil testé et la décharge est actionnée par une étincelle vers l'appareil. Dans ce document, la configuration du test du générateur de décharges électrostatiques (ESD) est modélisée à l'aide de SIMULIA CST Studio Suite. Les simulations sont effectuées pour différents niveaux de test de décharge dans l'air, comme spécifié dans la norme CEI 61000-4-2.
Simulation de test ESD - Méthode de décharge au contact
Dans la méthode de décharge au contact utilisée dans les tests ESD, l'électrode du générateur de test est maintenue en contact direct avec une partie conductrice de l'équipement testé (EUT). L'interrupteur de décharge actionne la décharge dans le générateur. La norme CEI 61000-4-2 décrit la procédure d'étalonnage de la forme d'onde injectée par le générateur ESD. Nous comparons les caractéristiques de la forme d'onde à celles du générateur idéal.
Injection de courant
La technique de l'injection de courant (BCI) est une méthode non invasive permettant de tester l'immunité des appareils électroniques. Nous utilisons des champs électromagnétiques pour coupler un signal de bruit dans l'appareil.
Découvrez comment effectuer une simulation du test d'injection de courant classique.
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FAQ sur l'EMC et l'EMI
Les interférences électromagnétiques (EMI) sont les perturbations causées par les champs électromagnétiques, généralement considérées comme du bruit, qui affectent les performances d'un appareil électronique et entraînent une perte de données ou un dysfonctionnement. Il existe différentes sources d'EMI.
Le rayonnement électromagnétique (EMR) est l'énergie émise ou rayonnée par une source sous forme d'ondes électromagnétiques. Les sources d'EMR peuvent être naturelles, par exemple le soleil pour le rayonnement solaire, ou bien fabriquées par l'homme, que ce soit volontairement dans les antennes de communication par exemple, ou involontairement par les émissions de radiofréquences provenant d'appareils électroniques. Dans tous les cas, il s'agit de sources d'EMI qui peuvent entraîner des perturbations. En ce sens, l'EMR est un phénomène qui perturbe le fonctionnement d'un appareil électromagnétique.
Les tests EMC ont un double objectif. Premièrement, ils permettent d'évaluer les interférences électromagnétiques (EMI) causées par un appareil, en veillant à ce qu'elles ne perturbent pas le fonctionnement d'autres appareils situés dans son environnement électromagnétique.
Deuxièmement, ils permettent d'évaluer l'immunité d'un appareil aux EMI en vérifiant qu'il peut fonctionner correctement même en cas d'exposition à des perturbations électromagnétiques externes ou à du bruit. Cela inclut à la fois les interférences courantes, comme les appareils fonctionnant dans la même plage de fréquences, et les scénarios extrêmes tels que la foudre ou les impulsions électromagnétiques.
Le but des tests EMC est d'obtenir une certification prouvant que l'appareil est conforme aux normes applicables définies par les organismes de réglementation.
Les interférences électromagnétiques (EMI) sont définies comme une dégradation des performances d'un équipement, d'un canal de transmission ou d'un système, causée par une perturbation électromagnétique (IEV 161-01-07).
La compatibilité électromagnétique (EMC) est la capacité d'un équipement ou d'un système à fonctionner de manière satisfaisante dans son environnement électromagnétique sans introduire de perturbations intolérables dans cet environnement (IEV 161-01-07).
L'EMC définit les règles et les limites visant à empêcher les EMI pour un système électrique. Les tests EMC permettent d'évaluer la sensibilité ou l'immunité des appareils, ainsi que leurs émissions rayonnées, conformément aux normes IEC, MIL-STD, CISPR ou FCC partie 15, pour les applications civiles ou militaires.
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