Supprimer les EMI à la source

Le développement proactif d'applications électroniques silencieuses est nettement moins coûteux que l'élimination rétroactive des interférences électromagnétiques (EMI) indésirables après un échec aux tests de compatibilité électromagnétique (CEM).

On estime que jusqu'à 50 % des applications échouent aux tests de compatibilité électromagnétique dès la première tentative. Les frais liés aux nouveaux tests, à la reconception des cartes, au temps passé en laboratoire et aux retards du projet peuvent facilement atteindre 10 000 dollars ou plus, auxquels s'ajoutent les coûts des retards de fabrication et de distribution. Une bonne règle à suivre consiste à apporter les meilleurs correctifs CEM avant le premier prototype.

Les concepteurs peuvent réduire les incertitudes et les approximations en sélectionnant des composants dans une ligne de produits CEM unique et éprouvée, telle que celle proposée par Würth Elektronik. Le vaste portefeuille de plus de 5000 composants CEM de l'entreprise inclut des ferrites, des inductances, des condensateurs, des absorbeurs, des matériaux de blindage et bien plus encore, tous conçus et testés pour bien fonctionner ensemble.

Avec la miniaturisation croissante, la compatibilité électromagnétique devient un sujet de plus en plus critique. Les nœuds de capteurs IoT, par exemple, sont de plus en plus utilisés dans les maisons intelligentes et les environnements industriels, médicaux et agricoles, mais ils sont sujets aux interférences électromagnétiques.

Les capteurs IoT dépendent de petits circuits imprimés, de configurations denses, d'alimentations à découpage, de microcontrôleurs et de radios sans fil intégrées, qui sont virtuellement des sources de bruit potentiel. Une carte miniature peut intégrer des convertisseurs CC/CC, des antennes et des signaux haute vitesse, qui sont tous en concurrence pour compromettre l'intégrité des signaux.

Des solutions EMI ciblées, comme les patchs WE-EMIP et les réseaux de ferrites adaptés de Würth, peuvent contribuer à mettre de l'ordre dans ce chaos potentiel, en réduisant les émissions, en préservant l'intégrité des signaux et en facilitant la mise en conformité.

Consignes de conception

Imaginez un capteur environnemental qui transmet des données via une radio Bluetooth Low Energy (BLE). Un régulateur à découpage inadapté peut émettre du bruit. L'antenne BLE est sensible aux interférences et les lignes de communications numériques peuvent émettre des EMI via les rails d'alimentation.

Voici un guide simplifié sur la manière dont les composants Würth peuvent être mis en œuvre dans une conception conforme pour la CEM :

• Les ferrites WE-CBF de Würth peuvent être placées en série avec les lignes d'alimentation — typiquement à l'entrée et à la sortie du régulateur abaisseur — pour atténuer le bruit de commutation à haute fréquence. Cela permet de supprimer les EMI conduites afin de maintenir les rails d'alimentation propres et de limiter les émissions à travers les pistes de circuits imprimés ou les câbles.
• Des condensateurs de découplage et de masse peuvent être associés à des ferrites pour lisser les transitoires sur VCC et réduire l'ondulation. Le condensateur électrolytique aluminium 860040573003 de Würth Elektronik est conçu pour supprimer les EMI et les perturbations radioélectriques (RFI), assurant un fonctionnement stable dans les alimentations, les appareils électroménagers, les compteurs intelligents et les dispositifs IoT exigeant un filtrage antiparasite fiable.
• Le patch absorbeur d'EMI WE-EMIP 371001 (Figure 1) peut être appliqué directement sur ou près des composants bruyants tels que les régulateurs à découpage ou les modules SoC BLE pour absorber les EMI rayonnées, et isoler les antennes et les circuits sensibles des interférences localisées.

Figure 1 : Le patch WE-EMIP de Würth permet d'isoler facilement les composants sensibles des EMI. (Source de l'image : Würth Elektronik)

• Une self de mode commun comme celle de la série WE-CMB HC 74482210002 peut supprimer le bruit sur l'entrée secteur CA, par exemple pour empêcher les dispositifs de maison intelligente de polluer le réseau d'alimentation ou pour garantir une alimentation propre dans les environnements industriels électriquement bruyants.
• Les composants sensibles aux EMI, tels que les microcontrôleurs, les SoC, les modules sans fil et les oscillateurs d'horloge, peuvent être blindés à l'aide d'un capot en acier étamé de 14,12 mm x 14,12 mm x 2,00 mm monté en surface, comme la série WE-SHC 3600213120S (Figure 2) pour les applications embarquées compactes. 

Figure 2 : La série WE-SHC 3600213120S de Würth protège les composants sensibles aux EMI avec un capot compact monté en surface. (Source de l'image : Würth Elektronik)

Les varistances de protection des circuits de Würth Elektronik protègent contre les surtensions transitoires dues à la foudre ou aux événements de décharge électrostatique (DES). Les concepteurs peuvent également tirer parti des bobines de lissage de Würth pour la suppression en mode différentiel. Des kits de conception de filtres sont également disponibles et contiennent des assortiments de composants passifs, tels que des ferrites, des selfs et des condensateurs. Ils sont conçus pour la suppression des interférences électromagnétiques dans divers cas d'utilisation, et offrent aux concepteurs des méthodes pratiques de prototypage et d'évaluation des solutions CEM.

L'entreprise propose également des composants complémentaires qui permettent de rationaliser le développement de capteurs environnementaux compacts et connectés. Il s'agit notamment de modules radio pré-certifiés pour la connectivité Bluetooth, Wi-Fi et IoT cellulaire, et de capteurs de température et d'humidité MEMS qui permettent une acquisition de données fiable et basse consommation dans un facteur de forme compact.

Conclusion

Les composants de Würth Elektronik offrent une solution complète pour le développement d'applications robustes et conformes CEM, adaptées aux exigences des systèmes IoT et électroniques modernes. Ces composants relèvent des défis majeurs tels que la suppression des interférences électromagnétiques et la protection contre les surtensions transitoires, tout en améliorant la fiabilité et les performances des capteurs environnementaux compacts et connectés. Le vaste catalogue CEM et les kits de conception de l'entreprise offrent une référence centralisée aux concepteurs pour répondre à leurs besoins.