La conformité EMI devient une préoccupation majeure pour l'électronique de puissance avancée, du fait de l'augmentation des vitesses de commutation. Les mesures corrélées temporelles / fréquentielles permettent d'optimiser le fenêtrage et de réduire les émissions électromagnétiques précocement au cours du développement.
L'utilisation de matériaux à large bande interdite tels que le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN) permet des fréquences de commutation élevées et de fortes hausses des fronts, ainsi que des tensions élevées. Ces caractéristiques améliorent l'efficacité des alimentations à découpage et permettent une conformité EMI plus complexe. La prise en considération des directives de conception, pour un EMI réduit, est aussi importante que le test et l'optimisation lors de la phase de développement pour la conformité EMI.
Les oscilloscopes sont des outils puissants qui prennent en charge les tâches quotidiennes des ingénieurs en électricité. La sensibilité et la performance des oscilloscopes modernes permettent l'optimisation EMI pendant la phase de conception d'un nouveau produit. Les oscilloscopes Rohde & Schwarz proposent une entrée directe en fréquence et en bande passante de résolution, ainsi qu'un taux de rafraîchissement rapide . En association avec les séries de sondes compactes R&S®HZ-15, dédiées aux mesures de champs proches E et H, et R&S®HZ-17, dédiées aux mesures de champs proches H (avec une bande passante 3 GHz), la source et le trajet de transmission des émissions non souhaitées sur un PCB peuvent facilement être localisés.
La FFT à fenêtrage temporel aide à déterminer quels sont les segments du signal dans le domaine temporel qui sont en corrélation avec les événements dans le spectre.
FFT à fenêtrage temporel (Gated FFT) pour une analyse temps-fréquence corrélée
Pour une analyse avancée, par exemple la corrélation entre des signaux des domaines temporel et fréquentiel, la fonction de fenêtrage FFT des oscilloscopes R&S®RTE1000 et R&S®RTO6 est essentielle. Cette fonction limite l'analyse de spectre à une zone définie par l'utilisateur sur le signal capturé dans le domaine temporel.
Les émissions spectrales excessives peuvent alors être corrélées à des périodes de temps définies dans un signal continu. Au cours du test EMI, il ne s'agit pas seulement d'identifier la source des émissions électromagnétiques indésirables dans les signaux du domaine temporel, mais de permettre également le test simple des différents scénarios de fonctionnement.
L'EMI d'un pont MOSFET (rouge) est réduit significativement en optimisant la tension de fenêtrage temporel (vert). Un signal rectangulaire de fenêtrage temporel a été utilisé en (1), alors qu'un signal modifié à deux niveaux de fenêtrage a été appliqué en (2). Université de technologie © IFE Graz, Autriche
Optimisation des tensions du fenêtrage temporel en respectant l'émission EMI
Une source d'émissions EMI dans des circuits électroniques de puissance peut être un pont MOSFET à commutation rapide. La modification de la tension de fenêtrage des transistors de commutation est un moyen simple de réduire les EMI. Cela nécessite les mesures parallèles de la tension de fenêtrage, du signal de sortie et du rayonnement émis, ainsi que de leur spectre.
Sur la figure ci-dessous, divers signaux d'un pont MOSFET et leurs effets sur la radiation émise sont analysés. En (1) c'est un signal rectangulaire de fenêtrage temporel qui a été appliqué, alors qu'en (2) c'est un signal rectangulaire de fenêtrage temporel à deux niveaux en cascade qui a été utilisé (vert). La surveillance parallèle des émissions EMI avec une sonde de champ proche met clairement en évidence qu'il s'agit d'une méthode efficace : l'amplitude des composants haute fréquence dans le signal EMI (rouge) est réduite efficacement.
L'EMI d'un pont MOSFET (rouge) est réduit significativement en optimisant la tension de fenêtrage temporel (vert). Un signal rectangulaire de fenêtrage temporel a été utilisé en (1), alors qu'un signal modifié à deux niveaux de fenêtrage a été appliqué en (2). Université de technologie © IFE Graz, Autriche
Autres étapes d'optimisation
Afin de déterminer la tension optimale de fenêtrage temporel, des paramètres supplémentaires doivent être analysés. La perte de commutation est un facteur important et pourrait augmenter avec des signaux de fenêtrage modifiés. Pour les mesures de pertes de commutation, des sondes de courant et des sondes différentielles haute tension sont nécessaires, leurs tensions et courants, ainsi que leurs bandes passantes maximales sont cruciales. Les signaux en tension et en courant doivent être corrigés pour éviter de mesurer les erreurs de la perte de commutation :
La fonction FFT rapide et flexible des oscilloscopes Rohde & Schwarz prend en charge un test EMI détaillé pour l'électronique de puissance précocement au cours de la phase de développement des appareils électroniques de pointe. L'interface utilisateur simplifiée permet des réglages FFT pouvant être configurés et modifiés en seulement quelques mouvements sur l'écran tactile des oscilloscopes R&S®RTO6. En association avec des sondes de champ proche et des sondes différentielles haute tension ou de courant, les circuits d'électronique de puissance peuvent être entièrement optimisés sans outils de test supplémentaires. Cela accélère le développement en électronique de puissance au cours de la phase de conception de l'appareil et permet aux appareils de passer les tests de qualification CEM.
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