Développement d’une méthodologie d’investigation des non-conformités CEM basée sur la mesure champ proche en immunité et la simulation numérique en vue de la qualification des cartes électroniques

Le fort développement de l’électronique dans les industries de l’automobile et aéronautique a commencé dans les années 1990 par le remplacement de fonctions mécaniques ou hydrauliques par des fonctions électriques comme les commandes de vol d’un avion ou l’injection électronique dans un véhicule. Il s’est poursuivi dans les années 2000 avec l’électrification ou l’hybridation de la propulsion et s’est intensifié dans les années 2010 avec l’arrivée de fonctions d’aide à la conduite (régulateur adaptatif, détection d’obstacles,…) ou d’accessibilité et de configuration du véhicule à l’aide de son téléphone portable. La conduite autonome qu’elle soit terrestre ou aérienne est aujourd’hui avec le stockage d’énergie embarquée un enjeu majeur pour tous les industriels du secteur. La rupture n’est pas seulement technologique. Elle voit également l’émergence de nouveaux industriels non familiers aux contraintes de validation et de qualification d’équipements électroniques embarqués.La complexité et l’accroissement des fonctions rendent de plus en plus complexes les procédures nécessaires à la qualification CEM des composants et des équipements. Les temps de qualification et les risques de non-conformités CEM augmentent drastiquement alors que, pour des raisons économiques, les laboratoires certifiés sont obligés de fonctionner en 3x8 et disposent de peu de ressources qualifiées et de temps pour l’investigation rapide des problèmes durant les essais. Le coût des moyens et des personnels certifiés pour un essai normatif en RI (Radiated Immunity) ISO 11452-2 est élevé et constitue un goulot d’étranglement pour les équipementiers car les retards de planning liés à une non-conformité détectée tardivement sont économiquement pénalisants. Pour résoudre leur problème, les équipementiers ont besoin de disposer d’un moyen d’investigation en RI rapide, économique et facile d’utilisation.La méthode NFSI (Near Field Scan Immunity) est une méthode d’immunité rayonnée développée et normalisée IEC TS62132-9 pour les circuits intégrés mais également applicable pour les cartes électroniques. Elle permet la localisation spatiale de défauts fonctionnels provoqués par un champ électrique et/ou magnétique généré par une sonde placée en zone de champ proche électromagnétique du composant. Les sondes d’immunité existantes ne sont pas adaptées à de l’investigation rapide sur des PCB (Printed Circuit Board). Leur très forte résolution spatiale permettant de provoquer des défauts à l’échelle d’un circuit intégré est un inconvénient en terme de temps de mesure et leur géométrie ne leur permet pas de se coupler fortement sur une piste de PCB. Une gamme de sondes d’immunité spécifiquement adaptées à la l’investigation rapide sur PCB a été développée. Elles couvrent des surfaces de 1 à 2 cm², génèrent un fort champ magnétique avec peu de puissance et présentent un facteur de couplage entre -40 et -25 dB sur une gamme de fréquences étendue de 200 MHz à 3 GHz.Si ces sondes permettent facilement de reproduire au niveau d’un PCB les défauts observés lors d’un essai en RI, le principal problème est de corréler les mesures NFSi et RI afin de prédire un niveau d’immunité en champ lointain à partir d’une mesure en champ proche. Le problème réside principalement dans la prise en compte des résonances du faisceau électrique visibles sur une mesure RI mais non reproduites en NFSi. A partir de mesures RI et NFSi effectuées sur des démonstrateurs, une méthodologie a été développée pour la prédiction du niveau d’immunité en RI d’un équipement dans le cas de reprise de conception de PCB liés notamment au problème d’obsolescence ou de double source des composants. Cette méthodologie est également applicable à une nouvelle conception en utilisant les résultats d’une simulation numérique basée sur le modèle de Taylor.