Maîtriser la CEM des convertisseurs à découpage

Objectifs

• Comprendre les différents essais CEM appliqués aux convertisseurs à découpage.
• Analyser les sources de perturbations conduites et définir un filtrage efficace en mode différentiel et en mode commun.
• Identifier les sources d’émissions  rayonnées et mettre en œuvre les solutions adaptées.
• Mettre en conformité, de l’urgence à la série.
• Prévoir dès les étapes de design les leviers de réduction des émissions.

Stagiaires

Ingénieurs et techniciens de tous secteurs en charge de la conception, de l'intégration des convertisseurs à découpage.

Pré-requis

Bonne connaissance de l’électronique de puissance.

Moyens pédagogiques

Supports pédagogiques personnalisés pour le secteur d’activité des participants, matériel pédagogique CEM open source, salles de formation, retour d’expérience, anecdotes et études de cas.

Evaluation, sanction

Modalités d’évaluation : Questionnaire d’évaluation sous forme de QUIZ

Sanction de la formation : Attestation de fin de formation

Présentation

Ce stage consolide les connaissances de l’électronicien en abordant les problèmes de CEM sous forme de schéma électronique équivalent. Ce qui permet de mettre à profit les outils quotidiens du concepteur (simulation, oscilloscope, CAO) afin d’anticiper et de résoudre les questions de CEM.

Basée sur une approche méthodique et éprouvée, cette formation permet aux concepteurs d’être autonomes dans la préparation des essais de qualification CEM et de prévoir le cas échéant des aménagements simples et rapides.

Du choix d’architecture aux optimisations de routage, cette formation permet d’intégrer les contraintes CEM au processus de conception.

Des simulations, manipulations et applications pratiques mettent en évidence les aspects importants à prendre en compte en phase de conception. Le concepteur apprendra à proposer un produit réputé conforme, et à prévoir les aménagements nécessaires à ce que la CEM ne pénalise, ni les coûts, ni les délais.

Programme

1 -  Les essais CEM expliqués aux électroniciens

• Passerelles entre unités de l’électronique et de la CEM
• Détail des principaux essais CEM : 
  • De la réalité à la modélisation normative
  • Gamme de fréquences
  • Mode de couplage (schéma électrique)
  • Critères de conformité

2 - Approche méthodologique de la mise en conformité

• Diviser pour mieux résoudre :
  • Conduit ou Rayonné
  • Immunité ou Émission
  • Mode commun, mode différentiel
• LE RSIL, pierre angulaire des mesures conduites
• Méthodologie de conception des filtres 
• Des caractéristiques parasites, mais dominantes aux fréquences de la CEM
  • Inductances et capacités inattendues
  • Oscillations et amortissement
  • Fréquence de résonance propre
• Tous les problèmes de rayonné commencent en conduit 
• Un filtre ou un redesign ?
  • Cas de la correction de facteur de puissance
  • Émissions basse fréquence
  • Le mythe de la cage de faraday

3 - Mise en situation, investigations CEM sur maquette interactive

• Séparation mode commun et mode différentiel
• Système d’impédance
• Schéma électrique équivalent
• Ordonnancement des éléments de filtrage
• De la solution d’urgence au filtre industrialisé
• Faire des investigations CEM avec les matériels du concepteur
• Investigation en champ proche
• Dv/dt et di/dt
• Facteur d’antenne
• Débugger la CEM, sonde à la main

4 - Anticiper la performance CEM d’un convertisseur à partir de son schéma

• Simuler la CEM sous LTspice/Qspice
• Ondulation de courant en fonction de la fréquence
• De la forme d’onde à la signature CEM

5 - Choix de design des convertisseurs déterminants en CEM

• Fréquences de commutation
• Entrelacement
• Commutation douce/dure, ZCS/ZVS, CCM/DCM/BCM

6 - Les leviers d’amélioration universels

• Étalement de spectre (spread spectrum)
• Maîtrise de fronts de montée (slew rate)
• Maîtrise des oscillations parasites (ringing)

7 - Conformité / fiabilité / Performance ?

• Snubbers et Clamp usage et dimensionnement
• Inductance de fuite et capacité interspires dans les transformateurs

8 - Transformateurs et CEM

• Inductance de fuite
• Capacités interspires
• Intégrité des signaux et commandes isolés

9 - Spécificité des drivers de Mosfet

• CMTI et Conduction parasite
• Front de montée (Slew rate)
• Oscillation et dépassements
• Source de Kelvin
• Piloter du SiC et du GaN

10 - Spécificité des moteurs en CEM

• Capacités statoriques
• Décharges partielles dans les induits
• Variateurs moteurs

11 - Etude de cas : Passer ses essais d’immunités

• Résiduels d’onde de foudre / Load Dumps
• Transitoires rapides en salves
• BCI / Fréquences modulées
• ESD
• Immunité rayonnée