Utilisation du blindage EMI pour réduire les émissions rayonnées dans les conceptions électroniques

Le bruit électronique est partout. En tant que concepteur, vous devez disposer de tous les outils possibles pour en protéger votre équipement. Cet article concerne les blindages EMI, des outils qui peuvent être largement utilisés pour améliorer le comportement électromagnétique de votre appareil et le protéger des interférences externes.

Selon les équations de Maxwell, chaque fois qu'un courant électrique circule dans un conducteur, un champ magnétique est généré. De plus, chaque fois qu’un champ magnétique existe, un champ électrique existe également. En raison de l’aspect rayonné de ces champs électriques et magnétiques, ils sont largement connus sous le nom deémissions rayonnées.

Ces émissions rayonnées peuvent causer des problèmes dans les circuits ou sur l'ensemble d'une carte de circuit imprimé (PCB). Dans un circuit idéal, vous ne trouverez que les signaux, courants et tensions produits par le circuit lui-même. Dans le monde réel, il y aura du bruit. Cela se produit lorsque le signal d'un circuit est perturbé par un autre.

De par la nature des signaux électromagnétiques, il est impossible d’éviter la présence de bruit, mais il est possible d’en réduire considérablement les effets.

Il est essentiel qu'un appareil n'affecte pas les autres lors de son fonctionnement, tout comme il est essentiel qu'il ne soit pas affecté par les autres à son tour. La susceptibilité électromagnétique est la capacité d'un circuit ou d'un système à continuer de fonctionner même s'il est affecté par des interférences. Cette susceptibilité sera déterminée par le niveau de bruit appliqué. Selon l'application (automobile, médicale, militaire, etc.), différents niveaux de sensibilité sont acceptables.

Chaque circuit, appareil ou système doit être correctement conçu pour rayonner le moins possible en termes d'émissions et n'être sensible qu'à un niveau élevé de champs électromagnétiques.

La certification de compatibilité électromagnétique (CEM) est une étape nécessaire pour tout produit mis sur le marché. Chaque produit doit être soumis à des tests CEM pour garantir qu'il n'affectera aucun autre équipement lors de son installation (c'est-à-dire un test d'émissions) et que son fonctionnement sera normal même en présence d'autres systèmes dans la zone environnante (c'est-à-dire un test d'émissions). un test de sensibilité).

Les conceptions électroniques sont généralement installées à l’intérieur des boîtiers. Les boîtiers métalliques sont efficaces pour confiner les champs électromagnétiques, mais ils ne sont pas parfaits. L'union entre le PCB et le boîtier présente des trous ou des fentes et les champs électromagnétiques peuvent les traverser. Le blindage EMI peut facilement couvrir ces trous.

De plus, il existe un problème commun à de nombreuses conceptions de produits : la certification CEM n'est prise en compte que dans les dernières étapes de son cycle de conception. À ce stade, les conceptions électromécaniques sont figées et l’ingénieur CEM n’a alors pratiquement aucune marge pour modifier le produit afin de résoudre les problèmes électromagnétiques. Pour cette raison, il est souvent nécessaire de disposer d'un ensemble d'outils pour résoudre les problèmes de rayonnement sans modifier un PCB. Dans ces situations, les blindages EMI jouent un rôle clé.

La tendance mondiale dans le domaine de l'électronique est d'être petit et rapide. Les PCB disposent de circuits numériques de plus en plus rapides avec des temps de montée très courts. Plus le temps de montée est court, plus la bande passante est grande et donc plus la longueur d’onde est petite. Des problèmes surviennent lorsque les longueurs d'onde présentes dans les circuits sont comparables aux dimensions physiques du PCB. Si ces longueurs d’onde sont suffisamment petites, elles peuvent atteindre l’extérieur et produire des interférences avec d’autres équipements.

Ces ouvertures peuvent être fermées à l'aide d'un blindage EMI, c'est-à-dire d'un matériau magnétique qui permet de couvrir ces petits trous et d'améliorer l'effet cage de Faraday du boîtier mécanique.

Il existe une myriade de blindages EMI, tous fabriqués avec des matériaux et des formes différents. Mais tous ont le même objectif commun : confiner les champs électromagnétiques.

Les éléments de blindage agissent comme une barrière qui bloque les émissions électromagnétiques. Ce processus de blocage constitue en réalité une atténuation considérable qui dépend de la fréquence de l’onde électromagnétique et du matériau de l’élément de blindage.