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1MHz 5GHz
Simulation de l’Emission et de l’Immunitédes Systémes et des Modules Electroniques
Christian MAROTAvancement T0+24
Paris 11 Avril 2013
2MAROT ChristianParis, 11/04/2013
projet SEISME projet SEISME
Répond aux Besoins desEquipementiers et desSystémiers Electroniques
Projet Fédérateur des acteurs de la CEM des électroniquesembarquées
Retombées Normatives
Financement FUI / Régions
3MAROT ChristianParis, 11/04/2013
Acteurs Groupes Industriels
AIRBUS, EADS IW, GERAC CONTINENTAL, MEAS, RENAULT, VALEO
CST, SERMA, STUDELEC, NEXIO Plateforme EPEA
ESEO, IMS Bordeaux, IRSEEM, ONERA, SATIE, INSAT
Acteurs Industriels PME
Acteurs de la Formation et de la Recherche
projet SEISME projet SEISME - LES PARTENAIRESLES PARTENAIRES
4MAROT ChristianParis, 11/04/2013
Obsolescence : Un changement de composant sur une carte électronique lors d’une obsolescence.Les applications électroniques ont un cycle de vie qui est devenu long par rapport àcelui des semi-conducteurs.
Multi-sources : Un changement de fournisseur de composant. Pendant sa phase de production unéquipementier/systémier peut être amené à changer sa source d’approvisionnent pourdes raisons industrielles ou financières.
Evolution : Au cours de la vie série d’un système, il peut être nécessaire d’améliorer sonfonctionnement ou ses performances.
Réutilisation : Pendant sa phase de production, un équipement électronique peut être amené à êtreutilisé dans un autre système, avec des évolutions mineures de spécifications et deconception.
Validation CEM par MESURE
Etat actuel
Modification
Etat futur
Validation CEM par CALCUL
projet SEISME projet SEISME - ContexteContexte
5MAROT ChristianParis, 11/04/2013
projet SEISME projet SEISME - MODELISATION / SIMULATION CEMMODELISATION / SIMULATION CEM
Simulation CEM :
Reproduire par calcul le comportement CEM d’une carte etd’un équipement électronique
Vérifier que les exigences CEM du cahier des charges sontatteintes
A l'issue du projet SEISME, des méthodes vont êtredéfinies pour les analyses de la régression ou non desperformances CEM lors de modifications durant la vie séried'une carte, d'un équipement et d'un système électroniqueembarqué.
Ces méthodes seront à la fois des méthodes de mesureset des méthodes de simulation avec des modèles decomposants, de cartes, d'équipement, associés à desméthodes d'extraction
Approche boite noire : définir un modèle CEM de cartes (équipement) sansavoir les modèles des composants et du routage internes. Le design de la carten'est pas forcement disponible. Par contre, les mesures sont disponibles.
Approche boite blanche : définir un modèle CEM a partir de l'association desdifférents modèles des composants internes de la carte (équipement).
6MAROT ChristianParis, 11/04/2013
projet SEISME projet SEISME - OBJECTIFSOBJECTIFS
Objectif 1 : Développer le Prototypage VirtuelDéfinition d’outils, de modèles, de méthodes de test et de calcul pour l’analyse CEMlors d’une modification de composants ou d’équipements électroniques durant leur viesérie.
Objectif 2 : Renforcer le Test Virtuel Réduction du nombre de tests de requalification CEM d’un équipement et d’un système,
Réduction des délais et des coûts de ces essais CEM.
Objectif 3 : Proposer des Standards de modèles Création d’un projet unifié au sein des comités normatifs internationaux de la CEI(Comité Electrotechnique International) regroupant des propositions demodèles et de méthodes d’extraction Composants/Carte/Equipement électroniques.
REPONDRE à des besoins exprimés par les industriels de l’électronique embarquée :
Pour disposer de nouveaux processus pour traiter par simulation numérique la non régression des performances CEM, Pour réduire le nombre d’essais CEM.
7MAROT ChristianParis, 11/04/2013
projet SEISME projet SEISME - TRAVAUX PREVUSTRAVAUX PREVUS
WP 0 EADS IW France Management – Accord de Consortium, dissémination
WP 1 CONTINENTALTraitement des évolutions des composants pour la validation et la qualification CEM d'une carte électronique.
WP 2 IRSEEM / AIRBUSAnalyse des changements d’une ou plusieurs cartes pour la validation etla qualification CEM d'un équipement.
WP 3 EADS IWGestion des évolutions des modules de puissance pour la validation etla qualification CEM d'un équipement.
WP 4 GERACTraitement des modifications d’un équipement pour la validation etla qualification CEM d’un système électronique.
WP 5 EADS IW / INSATDéveloppement de méthodologies pour les modèles CEM,
émission et immunité.
8MAROT ChristianParis, 11/04/2013
EMISSIONS CONDUITES : EMISSIONS CONDUITES : xxEM-CExxEM-CE ICEM, EBEM, EQEM - RE-CEICIM, EBIM, EQIM – CI
IC=Integrated Circuit, EB=Electronic board, EQ=Equipment
Modèle est défini par 2 éléments PDN passive distribution network IA Internal Activity IB Immunity Behavioral
Modéle générique et universel Dépendance minimale du setup
VNA : S parameters Oscilloscope : measures in time domain Spectrum Analyser: measures in freq. Domain Near fiel Scan: mesure du champ EH proche
Définition d’un format générique, XML Outil de simulation, simulateur de circuit, SPICE Matlab,
methode 3D
Modélisation du setup d’ émissions CE et RE: IEC 61967,150Ω / 1Ω , TEM, DO160, CISPR25
Modélisation du setup immunité conduites IEC 62132 ,BCIDO160, ISO 11452
Méthode d’analyse de l’obsolescence
EMISSIONS RAYONNEES: EMISSIONS RAYONNEES: xxEMxxEM-RE-RE
x
y
z
r
φ
θ
IMMUNITE CONDUITE : IMMUNITE CONDUITE : xxIMxxIM-CI-CI
projet SEISME projet SEISME - xxEMxxEM & & xxIMxxIM
9MAROT ChristianParis, 11/04/2013
D1.1 Automobile
D1.1.µC CE/RE/CI/RI
D1.2 Avionique
(*) Démonstrateur disponible
D1.1 LIN(*) CI
D1.1 CAN CI
D1.1 HS CI
D1.1 RL CI
D1.1 Memory CI/RI/RE
D1.2.AOp CE/CI
D1.2. 1553 CI
D1.2. DC/DC RE/CE
D1.3 ARINC(*)
D1.4 DSPIC(*)
CI
CE/RE
projet SEISME projet SEISME - vecteurs de testvecteurs de test
10MAROT ChristianParis, 11/04/2013
D2.1AI : Carte I/OAirbus
D2.1On : CarteOnera
D2.1 FdP CarteFond de Panier
Signaux externes:bus CAN, PWM…
Signaux externes: ANI, Arinc 429…
Signaux internes:bus SPI , Flags.
C2.1 Toron
Batterie 12V
D2.1 Ch Cartede chargespassives
Composition d’un équipement avioniquecomprenant une carte CPU et une carte interface.
Possibilité de monter un systèmecomprenant deux équipements (WP4).
projet SEISME projet SEISME - vecteurs de testvecteurs de test
11MAROT ChristianParis, 11/04/2013
150kHz 108MHzFréquence (MHz)
-12
80 dBµV
0
projet SEISME projet SEISME - Modélisation / SimulationModélisation / Simulation
Parametres S Immunité Emissions
12MAROT ChristianParis, 11/04/2013
simulation immunité conduite type BCI (utiliser les modèles ICIM/EBIM des DGI et DGO)
Modèle 3D prêt en attente de complément info Setup et certains modèles composants
Schéma du modèle de test BCI sur carte D2AI complet
projet SEISME projet SEISME - Modélisation / SimulationModélisation / Simulation
13MAROT ChristianParis, 11/04/2013
• Mesure MC03 (Emissions conduites méthode en tension) – CONTINENTAL• Fréquence fondamentale (165KHz) et harmoniques• Niveau de la fondamentale: ~82dBµV / 12.6mV / 0.25mA 50Ω
• Modélisation et simulation sous Spice• Résultats satisfaisants en basses fréquences• Très éloignés > MHz• Hypothèses: Effet du package et influence du PCB
Etude en cours pour pouvoir conclure sur l’efficacité de lasimulation Spice
100kHz 108MHz10M1MFrequency (MHz) Ligne: Supply
-20
120 dBµV
0
90
60
30
0
110
80
50
20
-10
100
70
40
10
1803/04/2013 12:11CONT INENT AL Automotive SASQL T oulouse
Meas.Peak (Supply)
Meas.Avg (Supply)
projet SEISME projet SEISME - vecteurs de test : DC/DCvecteurs de test : DC/DC
14MAROT ChristianParis, 11/04/2013
• Mesure EBEM-CE (Electronic Board Emission Model ) DO-160 – EADS• Carte modélisée sous forme de source de bruit conduit• Modèle de Norton (source de courant / Zint) ou un modèle de Thevenin(source de tension / Zint)
• Raies @ 165kHz + intermodulations (PWM)• Remontée du bruit de mode commun 1 à 10MHz• Prochaines étapes: insertion des mesures dans le
modèle
projet SEISME projet SEISME - vecteurs de test : DC/DCvecteurs de test : DC/DC
15MAROT ChristianParis, 11/04/2013
PDN : Z11
IA
S12cable
S11Charge
S12PCB
S11PDN
RSIL
IA : 3 modes idle ,SPI , 100KHz
Intégration du modèle du régulateurExtraction du modèle des lignes du PCBDétermination du S12 du câbleMesure du PDN des charges
IDLE
SPI
100K
projet SEISME projet SEISME - vecteurs de test : EBEM CEvecteurs de test : EBEM CE
16MAROT ChristianParis, 11/04/2013
BCI DPI
PDN : Z11
IB=Rst
• Mesure du PDN CAN et LIN• Extraction du modèle des lignes du PCB• Détermination du modèle d’injection• Mesure du PDN des charges
projet SEISME projet SEISME - vecteurs de test : EBIM CEvecteurs de test : EBIM CE
17MAROT ChristianParis, 11/04/2013
projet SEISME projet SEISME - status status à T0+24à T0+24
150kHz 108MHzFréquence (MHz)
-12
80 dBµV
0
Année 1 : définition des démonstrateursAnnée 2 : premières mesures et début de modèles
Modélisation ICEM, ICIM, EBEM, EBEM, EQEM, EQIM confirmée PDN passive distribution network IA Internal Activity IB Immunity Behavioral Paramètres linéaires
Méthode de mesures DPI, BCI, CE, NFS validéesSetup de mesure encore à améliorer pour une meilleure
répétabilité du testSonde RFIP sous dimensionnée pour une puissance >0dBmMauvaise indépendance du setup en BCIDéfinition du critère de susceptibilite pour les signaux de
communication, ARINC, CAN, LIN
Format XML des modèles CEM ConsensusCIML Conducted Immunity Markup LanguageHeader containing general informationDescription of the PDNDescription of the IB
IA / IBPDN
18MAROT ChristianParis, 11/04/2013
IA
S12cable
S11Charge
S12PCB
S11PDN
RSIL
projet SEISME projet SEISME - Avancement Travaux WP0-Avancement Travaux WP0-objectifobjectif T0+36T0+36
Année 3 : définition de la méthode pour l’analyse de l’obsolescence
POURSUIVRE le développement de la modélisation des composants, des cartes et deséquipementsModèles définis dans le domaine fréquentiel
AMÉLIORER la simulation AC à partir de fichier de mesures dans le domaine fréquentiel.DÉVELOPPER un script pour la simulation AC à partir d’un fichier de mesure
DURCIR la RFIP pour accepter au moins 40 dBm pour la mesure du courant et de latensionEXTRAPOLER à la modélisation des non-linéarités Développer un Writer Reader XML dans un langage de programmation universel, C,JAVA….
BCICE