Vaincre les EMI dans les circuits automobiles : 5 conseils d'experts pour la conception

Les produits électriques naissent avec les EMI (interférences électromagnétiques). La multifonctionnalité des produits électroniques répond aux différentes attentes des gens, ce qui entraîne également la génération d'une série de problèmes EMI qui menacent directement la santé des gens et la sécurité environnementale. L'effet des EMI sur l'automobile est si saillant qu'il influence la performance des dispositifs radio externes et crée des interférences vers les dispositifs électroniques à l'intérieur des véhicules dans une certaine mesure. Par conséquent, il est très nécessaire pour nous de comprendre les EMI et de nous concentrer sur certains conseils pour la conception de circuits automobiles en tant que mesures préventives.

Analyse des EMI dans les circuits automobiles

Le problème des EMI se produit généralement dans les produits électroniques. On le voit partout dans les produits électroniques, entre les dispositifs électroniques, les composants et les systèmes. Les EMI résultent de tant de raisons parmi lesquelles il n'y a qu'un noyau, c'est-à-dire l'interférence de décharge électrostatique (ESD). Les éléments conduisant les circuits électroniques à être interférés par l'électricité statique viennent en deux aspects : les paramètres de distribution mal conçus dans le circuit électronique et les éléments environnementaux qui réduisent la stabilité des circuits, causant finalement l'interférence.

Les EMI subies par l'automobile dérivent principalement des dispositifs électriques dans les voitures. Ses modes de transmission contiennent la conduction et le rayonnement, tandis que les sources d'interférence incluent l'interférence de réseau de circuit, l'interférence de décharge électrostatique et l'interférence de rayonnement électromagnétique, etc.

• L'interférence de réseau de circuit dérive principalement des dispositifs électriques à l'intérieur des véhicules. Ces dispositifs créent des signaux d'impulsion d'interférence qui sont ensuite transmis en mode d'ondes électromagnétiques autour du réseau, arrêtant les équipements de réception radio ambiants de fonctionner normalement.
• L'interférence de rayonnement électromagnétique fait référence à l'interférence résultant d'un changement soudain (impulsion) causé quand le circuit devient alimenté ou coupé. Elle se produit particulièrement sur les porteurs inductifs et capacitifs quand une tension soudainement haute est générée au moment transitoire de la mise sous et hors tension, menant la fréquence de rayonnement à être haute également. Ce type d'interférence n'affecte pas seulement le dispositif de réception de rayonnement embarqué, mais endommage aussi les dispositifs électriques automobiles à différents degrés.

Tous les types d'unités de contrôle électronique appliquées par les véhicules ne fonctionnent normalement que si une alimentation stable est fournie. Dès qu'une fluctuation de tension se produit dans le système d'alimentation, les modules électroniques ne pourront pas fonctionner à un état normal.

Conseils dans la conception de circuits automobiles

Pour arrêter les véhicules de souffrir d'anomalie due aux EMI, certaines mesures préventives doivent être prises afin d'interdire ou de réduire les EMI, de sorte que les automobiles et les dispositifs électroniques automobiles soient capables de fonctionner sans heurt.

Conseil 1 : L'interférence de conduction électromagnétique doit être réduite.

Les mesures détaillées dans la conception de circuits automobiles peuvent être résumées comme suit :

• La surface effective de chaque boucle de circuit doit être minimisée.
• Quand il s'agit des EMI résultant de l'inductance de fuite sur le transformateur, un blindage magnétique doit être mis en œuvre sur le transformateur. De plus, la surface effective de chaque boucle doit être minimisée.
• Pour les circuits souffrant de graves EMI, des lignes doubles peuvent être appliquées pour transmettre les signaux afin de réduire les EMI.

Conseil 2 : L'interférence de réseau de circuit automobile doit être interdite.

• Les pistes connectant les dispositifs électriques automobiles doivent être raccourcies et ne doivent PAS être parallèles ou proches l'une de l'autre.
• Un routage rationnel des pistes joue un rôle essentiel dans l'interdiction de l'interférence de réseau de circuit.
• La capacitance de filtrage d'alimentation doit être agrandie avec un circuit de découplage RC ajouté pour réduire le couplage de circuit.

Conseil 3 : L'interférence de rayonnement électromagnétique automobile doit être interdite.

• Une protection par réseau R-C-D doit être mise en œuvre.
• Des mesures efficaces d'interdiction transitoire doivent être prises à la source d'interférence, ce qui non seulement réduit le rayonnement électromagnétique de la charge capacitive, mais protège et contrôle les points de contact de la charge capacitive.
• Un blindage métallique doit être appliqué.

Toute interférence sur le terrain peut être interdite par des méthodes de blindage.

• Dans la fréquence de réception des communications mobiles, l'aluminium est généralement choisi pour le blindage électromagnétique. En raison de l'effet de peau haute fréquence, le blindage électromagnétique n'a pas besoin d'être trop épais.
• Un moteur sans contact ou un système d'allumage sans distributeur peut être appliqué pour éliminer la source d'interférence et réduire le rayonnement électromagnétique.

Conseil 4 : Le blindage doit être entrepris.

Le blindage joue une partie efficace dans l'arrêt des interférences électromagnétiques. Généralement, les matériaux avec une haute conductivité sont sélectionnés comme blindage. Il a été prouvé que l'excellente performance du blindage de champ haute fréquence dépend des matériaux à haute conductivité tels que l'acier ou l'aluminium, tandis que celle du blindage de champ basse fréquence dépend des matériaux avec une haute magnétoconductivité tels que l'acier magnétique, le fer et l'alliage de béryllium. Les appareils tendant à générer des étincelles ou des arcs électriques doivent être blindés avec un blindage métallique pour que l'effet négatif puisse être éliminé de la compatibilité électromagnétique (CEM).

Conseil 5 : Le filtrage est aussi une méthode efficace pour contrôler les EMI.

Le filtre est considéré comme la méthode la plus couramment utilisée pour vaincre les EMI et il est capable de résister aux EMI qui entrent directement par le chemin de circuit. Il est résumé que l'augmentation de l'amplitude du signal est une méthode cruciale d'anti-EMI. Quand il s'agit de signaux de capteurs faibles, le circuit peut être amplifié avec une amplitude augmentée, ce qui réduira drastiquement les EMI.

Les EMI sur les circuits automobiles ont beaucoup de mauvais effets sur les composants électroniques automobiles. Elles ne raccourcissent pas seulement la durée de vie de l'automobile, mais détruisent aussi la sécurité de conduite des gens. Par conséquent, de nombreuses mesures préventives peuvent être prises pour minimiser l'influence des EMI sur les composants électroniques des véhicules, avec la sécurité et la fiabilité de fonctionnement automobile assurées.

Cet article a été écrit par Dora Yang, éditrice de PCBCart. Article originellement publié sur Elektronik Industrie Magazine, Numéro 11, 2017, Pages 74-76.

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