Nouvelles problématiques EMC/EMI liées à l'intégration embarquée des architectures de puissance: aspects des émissions large-bande, des couplages champ proche et des impacts de la température

Abstract

Depuis plusieurs années maintenant, les développements des architectures d'électronique de puissance pour la génération, la conversion et le contrôle de l'énergie électrique sont tournées vers des applications mécatroniques et embarquées comme les avions, les véhicules électriques ou hybrides, la robotique, la domotique, les implants corporels humains…. Ces nouvelles structures bénéficient des avancées dans les technologies des composants semi conducteur et de leurs packagings, permettant des techniques d'intégration et de réduction des volumes pour des performances de conversion électriques et de rendement équivalentes voire supérieures. Dans les convertisseurs de puissance utilisés dans les ensembles mécatroniques, l'augmentation de la fréquence et la réduction des temps de commutation ont permis de réduire considérablement la masse et le volume des éléments de filtrage et de refroidissement. Mais ces stratégies ont également induites et favorisées des problèmes complexes comme des difficultés d'extraction de chaleur ou de nouvelles problématiques d'interactions et de compatibilité électromagnétique (CEM), apparues lors du développement et de la mise en œuvre des ces applications. Nous présentons un état de l'art, non exhaustif, des travaux de recherche et développement menées ces dernières années autour de trois de ces nouveaux aspects CEM : La modification et l'élargissement en bande de fréquence des émissions conduites et rayonnées des convertisseurs de puissance l'augmentation des interactions et risques de couplages en champ proche E ou H entre les éléments électroniques des structures de puissance l'impact non négligeable de la température interne et externe, inhérente au fonctionnement nominal des systèmes, sur les performances CEM, émission et immunité, et leurs dégradations en temps réel ou sur la durée de vie du système électronique. Nous montrons comment ces aspects ont entrainés de nouvelles approches de caractérisation, de modélisation et de simulation orientées CEM, et modifient fortement le spectre d'analyses théoriques et les méthodes d'investigations des études CEM actuelles et a venir.