Débogage EMI d'une alimentation à découpage avec le R&S®FPC1000 / R&S®FPC1500

Votre tâche

Aujourd'hui, les ingénieurs R&D font face à des objectifs de délais de mise sur le marché exigeants. L'allongement du calendrier de développement d'un produit et des délais de lancement du produit peuvent s'avérer être très coûteux en termes de perte d'opportunité et de parts de marché. Un nombre significatif de produits échouent à la compatibilité CEM la première fois. Chaque jour passé à déboguer, isolé et corriger un problème EMI retarde la mise sur le marché.

Solution Rohde & Schwarz

Pour relever ces défis, il paraît logique d'effectuer des tests EMI lors du cycle de conception du produit. Cela augmentera la probabilité de réussite au test de conformité CEM, qui est généralement réalisé en fin de cycle de développement du produit. Comme illustré, le coût d'une résolution tardive des problèmes EMI au cours du cycle de développement peut engendrer un coût plus important que si cela avait été fait plus tôt. Des mesures préventives intégrées aux points de contrôle du cycle de conception peuvent aider à empêcher des délais coûteux pour le projet. Les alimentations à découpage en sont un très bon exemple. Dans les conceptions où des alimentations à découpage sont concernées, un test approfondi est nécessaire. La combinaison de courants et de puissances élevés, qui est importante à la mise sous / hors tension, est très sujette aux EMI.

Émissions rayonnées

Les émissions rayonnées sont inhérentes à tout circuit électrique. Le test des émissions rayonnées mesure la puissance du champ électromagnétique des émissions indésirables générées par votre produit.

Configuration simple
Quelques étapes suffisent à une session de débogage EMI :

• Connectez une sonde de champ proche R&S®HZ-17 adaptée à l'entrée RF de l'analyseur R&S®FPC1000 ou R&S®FPC1500
• Déplacez la sonde sur la carte ou le module sous test
• Le logiciel EMI R&S®ELEKTRA (R&S®ELEMI-E) propose une manière simple de documenter les résultats

Le R&S®HZ-17 comprend deux sondes. La plus grande sonde de type anneau propose un excellent gain et est très bien pour les mesures d'ensemble. La petite sonde possède une pointe de type broche. Elle dispose d'un bon gain et est adaptée pour les résolutions spatiales inférieures au niveau de trace de la carte. Pour chaque sonde, merci de prendre en considération la polarisation comme illustré sur la figure ci-dessous. Les lignes de champ doivent être verticales à la zone de réception des sondes.

La gamme de fréquence pertinente pour les émissions rayonnées s'étend de 30 MHz à 1000 MHz pour mesurer les interférences haute fréquence causées par les transitoires de commutation < 1 μs.

En se basant sur la sélection des composants ou sur des mesures précoces, les concepteurs peuvent connaître à l'avance les fréquences critiques de la carte ou du module sous test. La fréquence et le span doivent être paramétrés en conséquence sur le R&S®FPC. Des lignes de limite peuvent être pour une indication bon / mauvais à l'écran et pour afficher facilement les améliorations après l'optimisation de la conception EMI.

Des configurations non définitives sur le banc du laboratoire avec des circuits imprimés ouverts peuvent engendrer des problèmes de couplage à hautes fréquences, lesquels diminueront une fois que les cartes seront montées dans les boîtiers métalliques et auront une connexion optimale à la masse.

Mesures palliatives sur des alimentations à découpage

Si l'équipement sous test dépasse les limites d'émission, envisagez d'optimiser la couche PCB (par exemple des traces plus courtes, empêcher le couplage) ou un test actif (par exemple une sélection de composant basée sur leur émission mesurée).

Émissions conduites

Les mesures EMI n'intègrent pas seulement les émissions rayonnées, mais aussi les émissions conduites se propageant vers l'alimentation. Cela nécessite que les signaux RF soient séparés de l'alimentation et stabilisés à 50 Ω. Cela est réalisable en utilisant un réseau de stabilisation d'impédance de ligne.

Le laboratoire est inévitablement un environnement électrique changeant constamment et bruyant. Une masse plane de référence est nécessaire pour des mesures répétables. L'utilisation d'une chambre blindée est très pratique pour empêcher la réception des signaux ambiants.

Configuration simple
Rohde & Schwarz propose une solution simple dédiée aux mesures EMI conduites.
Connectez le R&S®HM6050-2 LISN à

• l'alimentation via un transformateur d'isolement
• EUT
• Analyseur de spectre R&S®FPC via câble BNC
• Le PC exécute le R&S®ELEKTRA EMI (R&S®ELEMI-E) en utilisant un câble adaptateur série / USB pour la commutation de ligne et une connexion LAN au R&S®FPC pour le contrôle à distance

Lorsque les instruments sont configurés dans le R&S®ELEKTRA EMI, ils sont contrôlés via le logiciel avec les configurations de mesure pré-paramétrées de manière simple “push play”.

La vue d'ensemble des mesures réalisées avec le détecteur de crête et le détecteur de moyenne parallèle, dans la gamme de fréquence 150 kHz à 30 MHz, définit les fondamentaux et les harmoniques de la fréquence de commutation.

Comme la mesure est réalisée initialement uniquement avec le réglage sur la phase L1 ou la phase N du LISN, il est nécessaire de déterminer si les amplitudes des autres phases sont plus importantes. Dans certains cas, les séquences de test doivent être répétées plusieurs fois.

Mesures palliatives sur des alimentations à découpage
Si l'équipement sous test dépasse les limites d'émission, envisagez d'optimiser la couche PCB (par exemple des traces plus courtes, empêcher le couplage) ou un test actif (par exemple une sélection de composant basée sur leur émission mesurée). Des ferrites peuvent aider, cependant cela nécessite une bonne conception PCB pour commencer. Un blindage supplémentaire est une autre option, mais plus coûteuse.