Bonjour · 2017. 10. 4. · condensateur, appelé capacité parasite ... une différence de tension...
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Bonjour !
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Au programme aujourd’hui
Couplage des perturbations
classifications
couplage par conduction couplage capacitif couplage inductif rayonnement lointain
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Couplage des perturbations
Le couplage d'une source à une victime se fait de 2 manières
couplage par conduction électrique (ou par impédance commune) fils reliant les capteurs, les commandes ou les alimentations à la « victime »
couplage par rayonnement électromagnétique se manifestant par un champ magnétique et un champ électrique associés agissant sur une antenne, à travers les ouvertures des blindages, ou sur les fils extérieurs se propageant ensuite dans la « victime » par conduction
Couplage
Conduction Rayonnement
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Couplage des perturbations
Le couplage par rayonnement diffère selon la distance
champ lointain effet d’antenne
champ proche couplage inductif couplage capacitif
Couplage
Conduction Rayonnement
Champ procheChamp lointain
CapacitifInductif
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Couplage des perturbations Ces différents modes de couplage agissent simultanément
le classement par modes de couplage facilite la compréhension et l’analyse
Tous ces couplages n’existent qu’en régime impulsionnel ou sinusoïdal Seul le couplage par conduction existe également en courant continu (DC)
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Couplage des perturbations Les courants ont deux modes de propagation dans les circuits bifilaires
mode différentiel le courant se propage sur l’un des conducteurs, passe à travers l’appareil, et revient à la
source par un autre conducteur
c’est le mode normal de fonctionnement d’une liaison électrique il est difficile de filtrer une perturbation en mode différentielle si le signal utile est aussi rapide
que la perturbation il faut donc éviter que ce mode de couplage puisse se produire
ce mode de couplage se produit par exemple lorsque la perturbation est superposée à une alimentation (harmoniques) lorsque la perturbation crée un courant supplémentaire dans la boucle
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Couplage des perturbations Les courants ont deux modes de propagation dans les circuits bifilaires
mode commun le courant se propage sur tous les conducteurs dans le même sens et revient par la masse,
par exemple via les capacités parasites
c’est le cas le plus fréquent de transmission des perturbations par exemple pour les câbles, car le fil de signal et le fil de retour sont proches et reçoivent la
même perturbation
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Couplage par les câbles Les perturbations captées par un fil sont conduites à l’intérieur de l’appareil
Couplage par impédance commune Ce couplage est réalisé par une
impédance commune Z au circuit coupable au circuit victime
Pour réduire cette action, on peut diminuer la tension parasite diminuer l’impédance commune
Le couplage est dû à la présence d’un circuit commun entre différents appareils
le circuit d’alimentation le circuit de masse le réseau de protection PE, PEN
Couplage par conduction
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Couplage par conduction Exemple
2 équipements partagent la même alimentation avec mise à masse un courant perturbateur circule dans le câble PE de mise à masse l’origine peut être
un courant à 50 Hz dû à un défaut d’isolement ou à des capacités parasites un coup de foudre une décharge électrostatique ou une impulsion à haute fréquence
le câble PE a une impédance non nulle (inductance de 1µH/m) les deux équipements sont soumis à une différence de potentiel UA-UB indésirable
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Couplage par rayonnement Les perturbations rayonnées sont
véhiculées par le milieu ambiant transmises par couplage inductif ou capacitif
Couplage inductif un courant électrique circulant dans un
conducteur crée un champ magnétique qui rayonne autour de lui
toute boucle formée par un conducteur électrique soumise à ce champ magnétique voit apparaître une tension induite U à ses bornes
la tension induite est d’autant plus élevée que la fréquence augmente
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Couplage par rayonnement Les perturbations rayonnées sont
véhiculées par le milieu ambiant transmises par couplage inductif ou capacitif
Couplage capacitif une tension électrique appliquée entre un
circuit électrique (câble, composant, …) et un autre circuit proche ou éloigné crée un champ électrique qui rayonne autour de lui
ce champ électrique génère un courant entre ces 2 circuits
l’ensemble se comporte comme un condensateur, appelé capacité parasite
le courant capacitif est d’autant plus élevé que la fréquence augmente
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Couplage par rayonnement Un conducteur parcouru par un courant alternatif génère un rayonnement
électromagnétique composé d’un champ électrique E et d’un champ magnétique H dont les directions sont perpendiculaires
Un conducteur soumis à un champ électromagnétique reçoit une énergie électrique
c’est le principe de l’antenne
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Couplage par rayonnement A faible distance, les champs magnétique et inductif agissent séparément A grande distance, les champs magnétique et inductif agissent ensemble (antenne) La limite dépend de la longueur d’onde, donc de la fréquence de la perturbation
distance limite : où
dans l’air, v = 300’000 km/s, donc : [m]
fréquence[MHz]
limite[m]
1 ~50
30 ~1,6
100 ~0,5
300 ~16
1’000 ~0,05
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Couplage inductif Un courant variable circulant dans un conducteur génère un champ magnétique
variable autour dudit conducteur
Le champ magnétique variable qui traverse un circuit fermé induit une tension dans cette boucle
mode différentiel le circuit peut être formé de 2 conducteurs transportant un signal
mode commun ce peut être aussi 1 conducteur et la masse
le couplage (l’inductance mutuelle) dépend de la surface de l’orientation de la boucle « victime »
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Couplage inductif
Pour réduire cette action, on peut diminuer le courant émetteur diminuer le couplage (réduction de surface) torsader les paires aller-retour
i
+ - ++Ui -Ui
0.0
Ui
Ri
RLUV
RS
US
MSV
Ls
Lv
S
UP = jωMSVIS
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Un couplage capacitif existe entre un circuit électrique et un circuit proche
par exemple 2 conducteurs électriques le primaire et le secondaire d’un transformateur
une différence de tension variable entre ces deux circuits va générer un courant électrique de l’un vers l’autre à travers la capacité parasite
en régime impulsionnel :
en régime sinusoïdal :
ce courant parasite est d’autant plus élevé que la fréquence de la tension est élevée totalement négligeables en 50 Hz, ce couplage a une importance perturbatrice
considérable en haute fréquence
Couplage capacitif
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Couplage capacitif La tension parasite Up existant entre une carte électronique et la masse (châssis)
génère un courant entre eux par l’intermédiaire de la capacité parasite Cp
circulant dans les circuits de la carte, ce courant peut provoquer des dysfonctionnements
Le couplage capacitif entre électronique et châssis est appelé « effet de main » la carte fonctionne lorsque personne ne s’en approche des perturbations apparaissent et augmentent
lorsqu’on approche la main la capacité parasite augmente lorsque
la distance diminue ces perturbations disparaissent dès que
la main touche la masse dès qu’elle est à la masse, la main fait écran
pour réduire l’effet diminuer la tension parasite en raccordant le
circuit principal de la carte au châssis protéger la carte par un écran (blindage)
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Exercices Exercice 3.1
dans un convertisseur de puissance, une piste de circuit imprimé en cuivre a une largeur de 1 mm et une épaisseur de 35 µm. Sur une distance de 10 cm, elle est parcourue par le courant d’un transistor de puissance.
le transistor commute un courant de 10 A à 16 kHz. Le taux d’enclenchement est de 25%. Les temps de montée et de descente est de 50 ns.
Calculer et représenter la tension qui apparaît sur cette piste
Exercice 3.2 2 câbles (diamètre 4 mm) cheminent au sol et
sont en parallèle sur 1 m l’armature de la dalle, mise à terre, se trouve à 15 cm sous la surface
l’ouverture d’un contact provoque un transitoire de 20 A dans un des conducteurs, avec un tempsde montée de 5 ns
quelle est la perturbation dans l’autre conducteurs’il est distant de 10 cm du premier ?
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Merci de votre attention !