Interférence électromagnétique
En termes simples, les interférences électromagnétiques (EMI) sont l'effet des champs électromagnétiques (par exemple, les radiofréquences) sur les équipements et systèmes électroniques sensibles. Il se propage sur une zone étonnamment large et peut causer de graves dommages à votre système. Heureusement, il existe deux solutions possibles à ce problème : le filtrage et le blindage.
Le filtrage et le blindage EMI sont deux techniques différentes utilisées pour résoudre le problème des EMI dans les appareils ou systèmes électroniques. Avec les systèmes électroniques, il existe des préoccupations concernant les sensibilités rayonnées et conduites ainsi que les émissions rayonnées et conduites, qui sont le bruit EMI du système.
Mais quelle est la différence ?
Filtration
Un bref historique des besoins en matière d'EMI, de CEM et de protection
Dans les années 1930, lorsque les radios sont rapidement devenues une nécessité domestique dans le monde entier, les utilisateurs ont commencé à remarquer les effets étranges des fréquences sur d'autres équipements électroniques et électriques. Ce phénomène, appelé "interférence électromagnétique", a clairement démontré la nécessité de trouver un moyen de protéger les équipements contre les signaux radio erronés.
La solution à ces problèmes est venue en 1933, lorsque le Comité spécial international sur les interférences radio (CISPR) de la Commission électrotechnique internationale (CEI) à Paris a publié les premières recommandations pour minimiser les interférences électromagnétiques. Les limitations d'émission se produisent lorsque les systèmes sont interconnectés pour garantir que le bruit généré dans un système n'interfère pas avec les performances d'un autre.
Le besoin de méthodes et d'équipements de filtrage et de blindage EMI plus complets pour les applications de défense a été reconnu dès 1967, lorsque le porte-avions USS Forrestal, déployé dans le golfe du Tonkin en soutien aux forces américaines au Vietnam, a subi un incendie catastrophique lorsqu'un anomalie a déclenché une fusée Zuni. Il en est résulté 134 morts et près de 200 blessés. Il a été déterminé plus tard que la cause profonde de l'accident était un connecteur de câble blindé mal installé et de multiples champs électromagnétiques sur le poste de pilotage, qui ont provoqué l'incendie de la fusée et enflammé le réservoir de carburant d'un avion à proximité.
Plus tard, alors que les téléphones portables et autres appareils électroniques portables devenaient plus courants dans les années 1990, plusieurs compagnies aériennes ont réalisé que les signaux de ces appareils et d'autres pouvaient interférer avec l'avionique, entravant ainsi la sécurité du vol ou les capacités de navigation des aéronefs. Les chefs militaires ont découvert que les interférences électromagnétiques, qu'elles soient naturelles ou d'origine humaine, peuvent sérieusement interférer avec la technologie du système de positionnement global (GNSS), rendant les véhicules aériens sans pilote incapables de voler de manière fiable. Les interférences GNSS et les EMI causées par les activités militaires constituent un problème notable dans la sécurité des vols de l'aviation civile qui persiste à ce jour.
Après les interférences radio, de nombreuses autres formes d'EMI ont été reconnues, notamment les micro-ondes, les infrarouges, les rayons gamma et les rayons X, chacun pouvant être éliminé par une gamme de méthodes et d'équipements. Les recommandations du CISPR constituent la base de la norme internationale moderne pour Prévention des interférences électromagnétiques et définir comment les équipements électroniques peuvent coexister sans interférence affectant les performances. C'est ce qu'on appelle la compatibilité électromagnétique.
La compatibilité électromagnétique (CEM) définit la capacité opérationnelle acceptable des équipements électriques et électroniques lorsqu'ils sont exposés à des sources électromagnétiques externes et lorsqu'ils limitent l'énergie électromagnétique indésirable générée en interne.
La CEM comprend trois aspects : la limitation du rayonnement électromagnétique généré par l'équipement, la sensibilité de l'équipement aux sources externes d'interférences électromagnétiques et l'immunité de l'équipement lorsqu'il fonctionne dans un environnement donné.
Différents types d'interférences électromagnétiques
Les EMI peuvent généralement être classées en quatre types en fonction de la source ou de la bande passante du signal d'origine. Les EMI à bande étroite sont générées par les transmissions de téléphones portables, de radio ou de télévision, tandis que les EMI à large bande ont un spectre radio plus large et sont générées par un rayonnement involontaire provenant de sources de signaux telles que des lignes de transmission électrique. Selon la source de rayonnement, les EMI peuvent être classées comme intentionnelles, non intentionnelles, inter-système ou intra-système :
Les EMI non intentionnelles ou "non fonctionnelles" sont générées par des équipements non intentionnels tels que des équipements de soudage, des moteurs à courant continu, des ordinateurs et des lignes électriques.
-Les EMI intentionnelles (IEMI) sont des EMI émises par des équipements spécialement conçus, souvent dans le cadre de systèmes de guerre électronique tels que des contre-mesures électroniques et des armes à impulsions électromagnétiques (EMP).
-L'EMI intersystème est une interférence générée entre deux composants d'un système ou d'un appareil, tandis que l'EMI intersystème se produit entre deux ou plusieurs systèmes indépendants.
Différents types d'EMI
Qu'est-ce que le filtrage EMI ?
Le filtrage EMI est une considération importante dans la conception et la fabrication d'équipements électroniques pour assurer un fonctionnement fiable et la conformité aux réglementations de compatibilité électromagnétique (CEM).
Le filtrage EMI est le processus de réduction ou d'élimination des interférences causées par les signaux électromagnétiques dans un appareil ou un système électronique. Il s'agit d'une technique utilisée pour filtrer les signaux électromagnétiques indésirables (bruit) qui peuvent interférer avec le fonctionnement des équipements électroniques ou provoquer des interférences électromagnétiques.
Les filtres EMI sont généralement placés à l'entrée ou à la sortie d'un appareil et peuvent être montés sur panneau ou sur circuit imprimé. Ils consistent en une combinaison de composants passifs tels que des condensateurs, des inducteurs et des résistances conçus pour atténuer ou supprimer les EMI dans une plage de fréquences spécifique. Ils sont couramment utilisés dans les équipements électroniques tels que les blocs d'alimentation, les équipements audio, les systèmes informatiques et d'autres équipements électroniques à haute fiabilité et exigences CEM.
Les filtres EMI sont généralement des filtres passe-bas qui permettent aux signaux basse fréquence de passer tout en bloquant les signaux haute fréquence ou "bruit". Les condensateurs bloquent certaines fréquences tout en laissant passer d'autres. Les condensateurs se déchargent dans le plan de masse, réduisant ainsi les signaux haute fréquence. Les inducteurs fonctionnent différemment; ils absorbent l'énergie à haute fréquence et la convertissent en chaleur, supprimant ainsi le bruit à haute fréquence. Les filtres personnalisés peuvent être "accordés" pour répondre à des exigences de fréquence spécifiques en "ajustant" la combinaison de condensateurs et d'inductances.
Les filtres EMI peuvent être divisés en deux types : les filtres en mode différentiel et les filtres en mode commun. Les filtres en mode différentiel atténuent les interférences qui se produisent entre deux lignes de signal, tandis que les filtres en mode commun atténuent les interférences qui se produisent entre une ligne de signal et la masse.
Qu'est-ce que le blindage EMI ?
Le blindage EMI est le processus de réduction du rayonnement électromagnétique émis par les appareils ou systèmes électroniques et d'empêcher les signaux électromagnétiques externes d'interférer avec le fonctionnement de ces appareils. Le blindage EMI est nécessaire car le rayonnement électromagnétique peut interférer avec le fonctionnement d'autres appareils électroniques et provoquer des dysfonctionnements ou des erreurs. Le blindage .EMI implique l'utilisation de matériaux conducteurs, tels que le cuivre ou l'aluminium, pour bloquer ou atténuer les signaux électromagnétiques d'entrer ou de sortir de l'appareil.
Le blindage EMI peut être réalisé en plaçant un blindage conducteur (appelé cage de Faraday) autour de l'appareil ou en enduisant l'appareil d'un matériau conducteur. Le blindage ou le revêtement conducteur crée une barrière qui empêche les signaux électromagnétiques d'entrer ou de sortir de l'équipement, réduisant ainsi le risque d'interférence électromagnétique. Le blindage EMI peut être appliqué aux composants électroniques, aux cartes de circuits imprimés, aux câbles ou même à des appareils ou systèmes électroniques entiers.
Filtrage vs blindage
Le choix entre le filtrage et le blindage dépend de divers facteurs, tels que la sensibilité de l'appareil et la quantité d'EMI qui sera générée. La conductivité, la taille et le coût jouent également un rôle dans le choix de la meilleure solution EMI.
Le blindage adopte une approche globale de la gestion des EMI, tandis que les filtres ciblent des zones EMI spécifiques. Le blindage reflète l'énergie entrante tout en générant une certaine absorption. Cette énergie est convertie en chaleur et nécessite donc un certain type de gestion thermique. De plus, la qualité du matériau utilisé pour le blindage affecte non seulement le rendement, mais aussi le poids du système, c'est-à-dire qu'un blindage plus épais est plus efficace, mais aussi plus lourd. Alors que le blindage réfléchit et supprime les EMI, les filtres éliminent les EMI en traitant les points vulnérables du système qui génèrent le plus d'interférences. Par conséquent, les filtres peuvent être personnalisés pour répondre à des besoins spécifiques.