Rayonnement électromagnétique des convertisseurs à découpage

L'évolution des technologies en électronique permet de réaliser des convertisseurs de puissance à fréquence de découpage de plus en plus élevée. L'étude des champs émis par de telles structures devient donc une obligation pour le concepteur soucieux d'éviter la pollution électromagnétique de l'environnement proche et lointain.

Cet ouvrage s'inscrit dans les activités de compatibilité électromagnétique (CEM) du génie électrique. Il concerne principalement les convertisseurs de puissance à fréquence de découpage élevée, que l'on trouve par exemple dans les alimentations des micro-ordinateurs, celles des matériels audio-vidéo modernes, et tous les dispositifs électroniques de manière générale. Ces structures sont intrinsèquement génératrices de perturbations conduites et rayonnées, ces dernières pouvant altérer le fonctionnement de circuits sensibles proches dont, parfois, la carte de commande de la structure elle-même (autoperturbation).

Plusieurs d'entre elles s'intéressent plus particulièrement aux convertisseurs de puissance et à la prédiction de leur rayonnement. Les méthodes numériques employées (méthode des moments, des éléments finis ...) ont souvent pour objectif la modélisation d'ensemble du convertisseur autorisant 1'obtention principalement du champ électrique global émis. Ces études sont complexes et s'adressent à un public averti.

Certains logiciels de CEM commercialisés, essentiellement destinés aux cartes numériques, permettent d'obtenir en 2D et parfois en 3D la cartographie du champ électrique résultant. Ces logiciels sont spécifiques et onéreux ; les moins coûteux d'entre eux procèdent parfois à des simplifications extrêmes basées sur l'estimation dans le " pire des cas " au sens des normes en CEM.

Dans cette perspective, les auteurs de cet ouvrage ont mis à profit l'expérience pratique qu'ils ont acquise en laboratoire de tests en CEM concernant diverses cartes électroniques embarquées dans des convertisseurs de puissance à découpage. Cela leur a inspiré une démarche simplifiée particulière.

Ces " îlots " sont souvent repérables sur la sérigraphie du circuit imprimé correspondant. Les auteurs ont alors étudié la possibilité d'assimiler ces "îlots ", au demeurant peu nombreux sur une carte standard, à de simples " boucles équivalentes ". Cette démarche apporte une simplification évidente accentuée par l'utilisation de calculs associés allégés ; elle peut sembler manquer de précision, mais apparaîtra plus pragmatique à la plupart des industriels concepteurs qui connaissent par expérience les " points chauds " de leur carte.