La mesure des émissions conduites dépend fortement des tests de conformité électromagnétique. De même, dans les laboratoires testant les alimentations à découpage, les appareils électroniques, les commandes industrielles, les systèmes médicaux et les modules automobiles, la qualité de la mesure repose non seulement sur la qualité du récepteur, mais aussi sur celle des composants matériels de la chaîne de test. Ces systèmes de support comprennent notamment : Équipement de mesure EMI et, en particulier, le réseau artificiel à appliquer pour le contrôle d'impédance de ligne. Dès que les performances commencent à dévier ou ne sont plus garanties, les résultats deviennent trompeurs et entraînent de faux échecs, de faux succès, des retards dans les cycles de certification et des décisions erronées quant à l'amélioration de la conception.
L'expression « réseau artificiel » désigne un type de réseau conçu pour fournir une impédance constante entre une source d'alimentation et un dispositif testé. En l'absence d'une impédance stable, le comportement des émissions conduites varie considérablement.

Problème lié à la dérive d'impédance

Un réseau artificiel est nécessaire pour afficher une impédance de 50 ohms sur la plage de fréquences de la mesure d'émission conduite, généralement comprise entre 150 kHz et 30 MHz. Avec le temps, les composants internes subissent une dérive : vieillissement des condensateurs, modification de la tolérance des résistances, cycles thermiques et oxydation des bornes internes. Cette dérive n'est pas uniforme et, le plus souvent, les basses et moyennes fréquences se déplacent initialement, ce qui engendre des courbes de mesure irrégulières.
En cas d'occurrence, les pics de bruit enregistrés lors des tests de pré-conformité seront supérieurs ou inférieurs à ceux des tests de certification complets, ce qui entraînera des corrections techniques inutiles lors de la conception. Pour y remédier, un étalonnage est nécessaire afin de confirmer l'amplitude et la phase de l'impédance à différentes fréquences dans une bande de fréquences donnée. Les systèmes professionnels utilisent des bancs d'étalonnage qui effectuent un balayage d'impédance sur les bornes LISN. Lorsque l'écart dépasse la valeur acceptée, les blocs de composants seront remplacés plutôt que d'être modifiés par correction logicielle.
Les fabricants d'instruments de mesure des interférences électromagnétiques (IEM) recommandent des intervalles de remplacement pour les équipements fonctionnant en continu dans les laboratoires d'essais, car une exposition prolongée à la température entraîne une dérive. Le taux d'augmentation de la résistance série équivalente (ESR) des condensateurs devient un écart significatif lorsque les composants fonctionnent sous très haute tension.

Figure : Équipement de mesure des interférences électromagnétiques

Erreurs de mise à la terre du signal courant

Une liaison incorrecte entre le plan de masse de la chambre et la référence de masse du réseau artificiel est l'une des causes les plus fréquentes de variations de mesure. De petites discontinuités dans le champ de masse conduisent le courant par différence de potentiel, contribuant ainsi à l'accumulation ou à l'annulation de certains bruits indésirables. Ce problème est généralement observé lorsque le LISN est installé sur une table mobile ou lorsqu'il est connecté par des rallonges plutôt que par des plaques de liaison.
On peut remédier à ce problème en assurant la continuité de la résistance de terre entre le châssis du réseau artificiel, la référence de terre du récepteur EMI et le plan de masse. Cependant, aux fréquences EMI, une résonance due à de faibles variations d'impédance modifie les pics d'émission. La solution consiste à relier le LISN par des tresses à faible inductance, à fixer des contacts mécaniques et à supprimer les emplacements flottants du rack.

Surcharge du récepteur

Le dispositif testé ne doit pas générer de bruit de commutation direct vers le récepteur EMI à des niveaux supérieurs aux seuils spécifiés. En cas de défaillance des sections de suppression du réseau artificiel, les transitoires de haute énergie atteignent directement l'étage d'entrée du récepteur et provoquent une surcharge. En cas de surcharge, les mesures n'augmentent pas ; les pics disparaissent. Les ingénieurs interprètent à tort ce phénomène comme une amélioration des émissions.
Il convient de résoudre ce problème au moyen d'un test de surcharge dynamique. Plutôt que de mesurer une seule condition de charge, il faut comparer les résultats en charge et à vide. Si les courbes mesurées ne se superposent pas, cela peut indiquer une atténuation insuffisante des étages du réseau artificiel.
Les instruments de mesure des interférences électromagnétiques (IEM) modernes intègrent également des fonctions de diagnostic de surcharge permettant aux utilisateurs d'éviter les résultats erronés. D'autres réseaux sont dotés de sections de protection contre les surtensions remplaçables afin de garantir que l'usure n'affecte pas le reste du système.

Tableau : Symptômes de panne typiques et cartographie des causes profondes pour les réseaux artificiels

Placement incorrect du cheminement des câbles

Lors des tests d'émission, le cheminement des câbles influe sur la captation des interférences par couplage rayonné (IRR). Lorsque les câbles reliant le dispositif testé (DUT) sont placés trop près des parois de la chambre, des éléments métalliques ou des commutateurs en fonctionnement, les interférences électromagnétiques (IEM) varient considérablement. Les zones d'ombre sur le câble entraînent des mesures faibles, tandis que les zones exposées entraînent des mesures amplifiées.
Le cheminement des câbles est toujours similaire lorsque des équipements de mesure EMI sont utilisés avec des chemins de câbles standardisés. La plupart des défaillances sont dues au déplacement des câbles par les opérateurs entre les cycles de mesure, sans que ces modifications soient consignées. La solution consiste à inclure des schémas de câblage dans la documentation de test et à respecter ce même cheminement lors de chaque session.
Les réseaux artificiels situés trop loin des lignes d'entrée entraînent un mouvement incontrôlé des câbles, ce qui provoque une large bande de variation.

Instabilité thermique lors d'essais de longue durée

Lors de fonctionnements prolongés et avec des commutations d'alimentation, la température interne du dispositif testé (DUT) augmente, ce qui modifie le profil d'émission. Les ingénieurs peuvent alors conclure, à tort, à une défaillance du LISN ou du récepteur. Or, ce comportement induit par la chaleur est normal. Un problème de test pouvant en être la cause est la surchauffe du réseau artificiel, qui modifie l'impédance interne, notamment à proximité de charges élevées.
Pour résoudre ce problème, la ventilation doit être mise en œuvre non seulement autour du dispositif testé, mais aussi autour du réseau artificiel. L'utilisation simultanée de plusieurs LISN sur des charges triphasées génère inévitablement de la chaleur. Les environnements de test professionnels disposent de canaux de ventilation isolés qui garantissent une température constante autour des éléments EMI.

Orientation de référence incorrecte lors de la comparaison de plusieurs équipements

D'autres laboratoires comparent les résultats de systèmes différents avec des récepteurs, des réseaux et des câblages différents. Cette comparaison sans point de référence est erronée. Tous les cycles de mesures comparatives doivent être effectués sur le même point de référence, à savoir le réseau artificiel.
Il convient de corriger ce problème en utilisant un LISN étalonné comme réseau de référence. Les données de mesure doivent inclure l'horodatage, la courbe d'étalonnage et l'identifiant de référence. Les fabricants d'instruments de mesure des interférences électromagnétiques (IEM) ajoutent un suivi séquentiel aux journaux logiciels afin d'éviter toute confusion entre les sources de test. LISUN fournit le meilleur équipement de mesure des interférences électromagnétiques.

Interprétation erronée des harmoniques du bruit de commutation

Les harmoniques de fréquence commutée s'accompagnent de bruit à la fréquence du réseau généré par l'électronique de puissance. En cas de résonance du filtre interne du réseau artificiel à la fréquence d'ondulation de commutation, l'amplitude des harmoniques varie. Il ne s'agit pas de défauts du dispositif testé, mais de la résonance du réseau d'alimentation. Les ingénieurs doivent être capables de distinguer les artefacts du dispositif testé de la résonance du réseau.
La solution réside dans la comparaison des mesures de deux LISN et leur répétabilité. Un biais de résonance est observé lorsque le second LISN génère des profils légèrement différents. La solution consiste à choisir un réseau dont la fréquence de résonance interne est différente de la fréquence de commutation du dispositif testé.

Vieillissement et oxydation du plaquage des bornes d'entrée

La résistance ponctuelle augmente lorsqu'elle est oxydée mécaniquement. La concentration de courant induite provoque un léger décalage d'impédance aux hautes fréquences. Des micro-arcs électriques aux points de contact, visibles sous forme d'impulsions à large bande lors des mesures d'interférences électromagnétiques, sont également produits par les bornes oxydées.
Les solutions à ce problème comprennent la remise en état des bornes et le remplacement des tresses. D'autres utilisent une pâte de conditionnement de surface, mais là encore, les fabricants doivent prendre des précautions afin d'éviter toute contamination.

Conclusion

Les défauts des dispositifs testés sont rarement une source d'erreurs de mesure lors de la validation des émissions. Dans les cas où les laboratoires dépendent de dispositifs valides Équipement de mesure des interférences électromagnétiquesLe réseau artificiel servirait d'élément de référence. Les causes fréquentes de mesures erronées incluent la dérive d'impédance, une mise à la terre incorrecte, la surchauffe, l'oxydation des bornes, les erreurs de câblage et la dégradation de l'étage d'atténuation. Le dépannage consiste à déterminer si la source des anomalies provient du récepteur, du LISN, de la continuité de la masse, de la résonance de commutation ou d'effets thermiques.
Les réseaux artificiels peuvent retrouver leur fonctionnement optimal dans des références d'impédance contrôlées en cas de correction appropriée. Le comportement réel du produit est alors reflété dans les décisions de test, contrairement aux biais liés à l'équipement. Des tests d'émissions fiables facilitent les ajustements ou modifications de conception en temps opportun, une certification adéquate et un comportement prévisible dans les conditions réelles des systèmes de distribution d'énergie.