Garantir la CEM grâce à un écosystème de validation : chambres anéchoïques, banc moteur et simulation avancée

La complexité croissante des systèmes électroniques transforme la manière dont les ingénieurs garantissent la fiabilité et la conformité. Des vitesses de commutation plus élevées et une intégration plus dense ont fait de la compatibilité électromagnétique (CEM) l’une des préoccupations de conception les plus critiques, car les problèmes de bruit découverts tard dans le développement entraînent souvent des reconceptions coûteuses. En outre, les exigences au niveau système, telles que l’efficacité énergétique et la prédiction précise du comportement thermique, sont liées aux performances CEM. 

Pour relever ces défis interdépendants, ROHM a mis en place un écosystème de validation de bout en bout. En combinant des chambres de mesure CEM accréditées, des systèmes avancés de bancs moteurs et des outils de simulation en ligne, ROHM permet à ses clients dans le monde entier de mettre en œuvre très tôt des contre-mesures efficaces, afin d’obtenir une plus grande confiance dans la conception, une meilleure conformité et une efficacité accrue.

Validation CEM avec des chambres anéchoïques internes

Le bruit électromagnétique est l’un des risques les plus répandus dans l’électronique moderne. Lorsqu’il n’est pas maîtrisé, il peut entraîner des dysfonctionnements, une instabilité du système et même une non-conformité réglementaire. Pour les concepteurs d’IC et les ingénieurs système, traiter le bruit à un stade précoce est essentiel.

Pour répondre à ce besoin, ROHM exploite ses propres installations accréditées de mesure CEM. Situées au Yokohama Technology Center, au Japon, ces installations comprennent :

• une chambre anéchoïque de 3 mètres pour des mesures précises d’émissions.
• Une chambre CEM automobile, qui reproduit les faisceaux de câbles réels des véhicules et les conditions de montage afin de tester l’immunité et les émissions dans des environnements représentatifs des applications.

Cette capacité interne constitue un avantage considérable pour le client. Avec le processus de ROHM, les contre-mesures CEM sont conçues dès l’étape de développement des IC, ce qui permet au client de poursuivre ses conceptions avec une plus grande confiance. Cela réduit significativement le risque de reconceptions tardives et constitue l’un des principaux avantages du solide écosystème de validation CEM de ROHM.

Un exemple notable est le développement des amplificateurs opérationnels EMARMOUR^™ de ROHM, qui ont atteint une immunité de premier plan dans l’industrie face aux interférences électromagnétiques (EMI). Ce succès est le fruit de tests itératifs dans les chambres anéchoïques, où les propositions de circuits ont été mesurées, affinées et validées jusqu’à l’obtention de performances de rupture.

Évaluation sur banc moteur pour les tests d’efficacité

Si la CEM se concentre sur le bruit et la conformité, l’efficacité doit elle aussi être évaluée pour garantir une conception système fiable. Dans les véhicules électriques (EV) et les entraînements industriels, les économies d’énergie se traduisent directement par une réduction des coûts d’exploitation, une plus grande autonomie et de meilleures performances globales. Pourtant, valider l’efficacité est complexe, car cela exige de tester non seulement des composants individuels, mais des systèmes d’entraînement complets.

ROHM relève ce défi avec son environnement d’évaluation sur banc moteur, qui reproduit les conditions réelles de fonctionnement des moteurs, des drivers de grille et des composants de puissance. L’installation comprend une configuration avec moteur d’essai et moteur de charge, des convertisseurs régénératifs, des capteurs de courant et de tension de précision, ainsi qu’un PC de contrôle dédié. Cela permet aux ingénieurs de surveiller le rendement et le comportement potentiel dans des conditions de fonctionnement réelles sur une large plage de séquences variables de couple et de vitesse de rotation.

Lors d’essais comparatifs réalisés dans des conditions Worldwide Harmonized Light Vehicle Test Cycle (WLTC) Class 3b, des onduleurs équipés de SiC MOSFETs de 4e génération de ROHM ont affiché jusqu’à 10 % de consommation électrique en moins par rapport à ceux utilisant des IGBT conventionnels. Cela confirme qu’un fonctionnement à haut rendement peut être obtenu tout en       garantissant que les gains de performance n’introduisent pas un bruit excessif.

En rendant possibles ces mesures détaillées au niveau système, les clients bénéficient d’une visibilité précoce sur les économies d’énergie et la fiabilité globale avant de passer à des prototypes coûteux ou à une production à grande échelle.

Outils de simulation pour la validation virtuelle

Même avec des installations CEM avancées et des essais sur banc moteur, les concepteurs ont souvent besoin de valider les performances bien plus tôt dans le cycle de développement. Le prototypage est coûteux, et les seules fiches techniques ne peuvent pas rendre compte des interactions thermiques et électriques complexes qui se produisent dans les systèmes réels. 

Pour les y aider, ROHM propose le ROHM Solution Simulator, un outil gratuit en ligne qui permet aux ingénieurs d’évaluer les composants et les circuits dans des conditions d’application réalistes. Cet outil se distingue par sa capacité à prendre en charge non seulement les IC, mais aussi des circuits complets incluant des composants discrets tels que des transistors, des diodes, des résistances et des LED, tout en prenant également en charge la conception thermique.

Une autre fonctionnalité clé est son analyse couplée électrothermique. Ce qui nécessitait auparavant une journée complète de modélisation et de calcul peut désormais être réalisé en moins de dix minutes, ce qui le rend environ 100 fois plus rapide que les méthodes conventionnelles. Les concepteurs peuvent examiner rapidement les températures de jonction, l’échauffement au niveau des broches et les interférences thermiques entre composants, obtenant ainsi des informations précieuses avant même la fabrication du matériel.

Le simulateur s’intègre également parfaitement aux flux de travail existants. Les ingénieurs peuvent sélectionner un circuit de solution, choisir des composants ROHM spécifiques, lancer des simulations et même commander directement des échantillons. Pour une validation plus avancée au niveau système, les résultats peuvent être exportés vers l’environnement Siemens EDA PartQuest.

Renforcer la compétitivité grâce à la validation

• Des chambres anéchoïques de pointe garantissent la conformité aux normes CEM mondiales et protègent contre les dysfonctionnements système causés par le bruit.
• Les essais sur banc moteur valident l’efficacité et les performances réelles des systèmes d’entraînement dans les applications automobiles et industrielles.
• Les outils de simulation accélèrent le développement de l’ensemble du circuit électrique en identifiant les problèmes thermiques, électriques et liés à la dissipation de chaleur avant le prototypage matériel.

Pour les clients, les avantages combinés sont clairs : les cycles de développement deviennent plus courts, ce qui réduit le délai de mise sur le marché. Les risques diminuent, car les problèmes potentiels sont identifiés plus tôt, évitant ainsi des reconceptions coûteuses. La confiance dans la conformité est renforcée sur les marchés internationaux, assurant des processus de certification plus fluides. Et les performances au niveau système sont optimisées, ce qui se traduit par des économies d’énergie, davantage de sécurité et une meilleure fiabilité.

Des mesures de conception complètes améliorent considérablement la fiabilité et la sécurité des produits tout en répondant aux attentes des clients. Cette approche offre une valeur exceptionnelle grâce à la fois à l’expertise technique et aux systèmes de support, renforçant ainsi la compétitivité sur le marché mondial.

Le centre européen d’applications et de solutions techniques de ROHM

Bien que les outils et installations présentés dans cet article soient basés au centre de R&D de ROHM au Japon, les clients en Europe bénéficient également d’une expertise locale grâce à l’Application and Technical Solution Center (ATSC) européen situé à Willich, en Allemagne. Afin d’accompagner les utilisateurs dans leurs efforts de développement, l’équipe de support de l’UE propose des services qui contribuent à la qualité du produit final du client. Les installations en Allemagne ne sont pas réservées aux produits IC basse tension : grâce à un laboratoire moderne, ROHM apporte également un support pour les composants de puissance (IGBT, SiC MOSFETs) avec des classes de tension allant jusqu’à 2 kV depuis 2018.        
 

L’ATSC se concentre sur l’accompagnement des ingénieurs pendant leur phase de design-in, en fournissant des cartes d’application, des conceptions de référence et une collaboration technique pratique. En travaillant en étroite collaboration avec les équipes de développement locales, l’ATSC veille à ce que les clients européens bénéficient d’un support pour l’intégration des IC analogiques, des composants de puissance et des solutions système de ROHM. De cette manière, ROHM combine une infrastructure de R&D de pointe avec un support d’ingénierie régional, offrant une approche équilibrée qui renforce la compétitivité des clients dans le monde entier.

Conclusion

Les EMI, l’efficacité énergétique et la gestion thermique sont souvent invisibles, mais décisives pour obtenir une électronique fiable et conforme. Si elles sont négligées, elles peuvent entraîner des reconceptions, des retards de certification et des pertes de performances. 

Les installations de R&D de ROHM utilisent des chambres anéchoïques, l’évaluation sur banc moteur et des outils de simulation dans le cadre d’un écosystème de validation préventive qui aide les clients à détecter les problèmes tôt, à appliquer des contre-mesures efficaces et à fournir des conceptions conformes aux exigences mondiales, efficaces, sûres et fiables.

Pour aller plus loin : Lutte sans fin contre le bruit invisible | ROHM