La CEM (Compatibilité Électro-Magnétique, en Français, ou EMC, pour Electro-Magnetic Compatibility, en Anglais) est un domaine essentiel de l’ingénierie. Elle concerne la gestion des interférences électromagnétiques entre les différents équipements électroniques et électriques. Or, du fait de la profusion des dispositifs électroniques dans notre vie quotidienne, il est devenu crucial minimiser les interférences. En effet, aujourd’hui, il est de moins en moins toléré de subir l’influence néfaste des disfonctionnements électroniques, même faiblement intermittents.

Pour assurer l’intégrité permanente de ces fonctions électroniques, la compréhension et la maîtrise de principes fondamentaux en EMC est indispensable. En effet, c’est ce domaine qui permet d’analyser les couplages au sein d’un système et s’assurer d’un fonctionnement fiable de tous ses équipements. La CEM est une discipline méconnue, malgré son besoin omniprésent dans l’industrie ou la recherche, pour éviter tout problème d’interférence.

Cet article vise à expliquer en détail ce que sont les EMC, son importance et les méthodes utilisées. L’objectif est de sensibiliser le lecteur et être mieux accompagné pour atteindre une CEM efficace pour des performances électroniques optimales.

1.Principe des EMC

La CEM fait référence à la capacité d’un système électrique ou électronique à fonctionner de manière satisfaisante dans son environnement électromagnétique. L’objectif est que les interférences générées ne soient pas nuisibles pour d’autres dispositifs. Elle englobe deux aspects principaux : l’émission électromagnétique et la susceptibilité électromagnétique (on parle aussi d’immunité électromagnétique). L’émission désigne la quantité d’interférences électromagnétiques générées par un dispositif sur tout le spectre radiofréquence. L’immunité, quant à elle, représente la capacité d’un dispositif à résister aux interférences électromagnétiques extérieures.

Pour ces deux aspects (émission et susceptibilité), on distingue ensuite deux modes de couplages : le mode conduit et le mode rayonné. Au total, 4 catégories sont donc classiquement utilisées pour les analyses et les tests en CEM. On distingue les émissions : conduites (CE = Conducted Emissions) et rayonnées (RE = Radiated Emissions). Pour finir, la susceptibilité se scinde en deux également, avec la susceptibilité conduite (CS : Conducted Susceptibility) et rayonnée (RS : Radiated Susceptibility).

2. Importance des EMC

La maîtrise des EMC revêt une importance cruciale dans de nombreux domaines. On citera notamment l’électronique grand public, l’industrie automobile, l’aérospatiale, les télécommunications ou encore le secteur médical. Voici quelques raisons clés pour lesquelles la CEM est essentielle :

• la CEM permet d’être conforme à la règlementation. Il existe de nombreuses normes et réglementations, telles que les directives de l’Union européenne (Directive CEM) et la Federal Communications Commission (FCC) aux États-Unis. Ces règlementations exigent que les équipements respectent des niveaux spécifiques d’EMI (Electro-Magnetic Interferences) pour être mis sur le marché.
• la CEM permet de préservation de l’intégrité des systèmes. Les interférences électromagnétiques peuvent entraîner des dysfonctionnements ou des pannes dans les systèmes électroniques. La fiabilité d’un système est directement affectée par les interférences qu’ils subit. Or, les perturbations peuvent affecter des fonctions de sécurité.
• la CEM permet de faire cohabiter les équipements électroniques de manière harmonieuse. Dans un environnement où de nombreux dispositifs électroniques sont utilisés simultanément, une bonne CEM garantit le bon fonctionnement des dispositifs, sans se perturber mutuellement.

3. Méthodes traditionnelles de la CEM

Pour atteindre une compatibilité électromagnétique efficace, plusieurs méthodes sont utilisées. Voici quelques-unes des méthodes couramment employées :

• réaliser des tests EMC. La démarche classique consiste à tester les niveaux d’émission et d’immunité des dispositifs. Ces tests sont regroupés suivant les 4 classes précédemment expliquées (CE, CS, RE, RS). En effet, la conformité de chaque équipement à toutes spécifications en cohérence garantit ensuite la compatibilité du système complet. C’est pour cela qu’on teste les équipements en rayonné (en champ proche ou en champ lointain) et en conduit, à la fois en émission et en susceptibilité. La quantité de tests peut en général être très longue : CE fréquentiel et temporel, pour les lignes de puissance, de signaux, … Pour la susceptibilité, il faut inclure l’immunité à aux perturbateurs naturels (comme les décharges électrostatiques…), mais également artificiels (les autres équipements du systèmes). Il ne faut pas oublier non plus les systèmes ou équipements extérieurs au système considéré (comme les radars, etc.) !
• s’appuyer sur les normes et la réglementation. Les organismes de normalisation établissent des normes spécifiques à la CEM, fournissant des directives et des seuils à respecter pour garantir la compatibilité électromagnétique.
• effectuer des analyses. De plus en plus, les entreprises subissent le coût des essais en laboratoires accrédités. Le fait de ne pas avoir anticipé les EMC dirige le projet vers la découverte d’anomalies. Pour se prémunir de cela, les préanalyses sont devenues indispensables pour prévenir les problèmes de CEM. D’autant plus que de nombreuses méthodes efficaces ont été publiées depuis des années (articles). Dans le domaine des EMC, il est préférable de prévenir plutôt que de guérir les anomalies.

4. Autres méthodes éprouvées en EMC

• être vigilent sur la conception et mise en œuvre de circuits imprimés. La réduction des interférences passe par une bonne disposition des circuits imprimés, l’utilisation de plans de masse appropriés, la gestion des pistes de signaux et des retours de courant. L’utilisation de filtres et de blindages peuvent également contribuer à une meilleure CEM, mais ce n’est pas l’unique outil, ni le plus efficace ou le plus facile à intégrer.
• se former et sensibiliser les équipes. La sensibilisation aux EMC est essentielle pour les ingénieurs et les concepteurs de systèmes. La formation sur les principes de la CEM, les bonnes pratiques de conception et les méthodes de test permet de prévenir les problèmes d’interférences dès les premières étapes de développement. EMC4U proposera prochainement des formations, pour sensibiliser spécifiquement vos équipes aux aspects CEM sur lesquels il faut rester vigilent. Car contrairement à une idée reçue, l’argument d’avoir un support à 100% en mission chez le client n’est pas justifié. A l’inverse, il est préférable de réaliser des analyses à chaque point clef stratégique du projet.