Brevet FR3067212A1 — publié le 20181207

DISPOSITIF ÉLECTRONIQUE À MODULE DE TRAITEMENT AGISSANT SUR UNE FRÉQUENCE DE RÉSONANCE D'UNE BOUCLE DE MASSE L'invention concerne les dispositifs électroniques qui comprennent une carte électronique couplée, d'une part, à un équipement électrique via un câble électrique blindé et, d'autre part, à un élément définissant une masse de référence via une liaison électrique. Certains dispositifs électroniques comprennent une carte électronique 1 o munie d'une zone principale et d'une zone auxiliaire isolées électriquement et physiquement l'une de l'autre. La zone principale est couplée à un élément qui définit une masse de référence, via une première liaison électrique, et à un équipement électrique, via un câble électrique muni d'un blindage. La zone auxiliaire contient un plan de masse auquel est connecté ce blindage. 15 Ce câble électrique blindé constitue, par exemple et non limitativement, une interface LVDS (« Low Voltage Differential Signaling » - signalisation différentielle basse-tension), Ethernet ou A2B0 (« Automotive Audio Bus® » de la société Analog Device). Comme le sait l'homme de l'art, le blindage de ce câble électrique, la 20 première liaison électrique, l'élément définissant la masse de référence (par exemple un châssis d'un véhicule automobile), et une seconde liaison électrique ou une capacité parasite formée entre l'équipement électrique et cet élément forment ensemble une boucle dite de masse dans laquelle circule un courant parasite pouvant entrer en résonance à au moins une fréquence 25 de résonance. En raison de ce courant parasite qui circule, la boucle de masse rayonne, ce qui induit des perturbations électromagnétiques pénalisantes pour certaines fonctions, comme par exemple la réception des ondes radioélectriques. En fait, le courant parasite a une fréquence qui entre 30 fréquemment en résonance avec une fréquence dite de résonance. Cette fréquence de résonance varie en fonction des longueurs du câble électrique blindé et des liaisons électriques de masse, de l'implantation géométrique du 3067212 2 câble électrique blindé et des liaisons électriques de masse, et des dimensions et de l'impédance de la boucle de masse, et donc certaines bandes de fréquences (par exemple critiques pour la réception des ondes radioélectriques) peuvent être plus ou moins impactées d'un système à un 5 autre. Cet inconvénient est particulièrement ennuyeux lorsqu'il s'avère difficile, voire impossible, de modifier l'environnement d'un équipement électronique, et/ou de déplacer un équipement électronique, et/ou de changer la longueur du câble électrique blindé et/ou les longueurs des liaisons 1 o électriques de masse, et/ou de modifier la carte électronique. Il a certes été proposé de coupler les zones principale et auxiliaire de la carte électronique via un composant capacitif, lorsqu'un isolement galvanique est nécessaire (généralement pour une raison de sécurité électrique et non de compatibilité électromagnétique (ou CEM)). Mais cela ne 15 sert qu'à bloquer la composante de courant continue qui peut passer dans le câble électrique blindé. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet un dispositif électronique comprenant une carte électronique munie, d'une part, d'une zone principale propre à être 20 couplée à un élément définissant une masse de référence, via une première liaison électrique, et à un équipement électrique, via un câble électrique muni d'un blindage et dans lequel circule un courant parasite entrant en résonance à au moins une fréquence de résonance, et, d'autre part, d'une zone auxiliaire contenant un plan de masse séparé auquel est propre à être connecté ce 25 blindage. Ce dispositif électronique se caractérise par le fait que sa carte électronique comprend également au moins un module de traitement interconnectant entre elles les zones principale et auxiliaire et décalant la fréquence de résonance dans une bande de fréquences choisie et/ou 30 atténuant une intensité du courant parasite pour cette fréquence de résonance. Ce décalage et/ou cette atténuation permet(tent) de rendre minimales les perturbations électromagnétiques pour la bande de fréquences à protéger, 3067212 3 et donc de ne pas (ou quasiment pas) pénaliser la fonction qui utilise cette dernière. Le dispositif électronique selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et 5 notamment : le/chaque module de traitement peut comporter un composant résistif, ou un composant inductif, ou au moins deux composants choisis parmi un composant résistif, un composant inductif et un composant capacitif et couplés entre eux ; > la zone auxiliaire peut comprendre une partie intercalée entre le plan de masse et la zone principale et comprenant des deuxièmes liaisons électriques distantes les unes des autres, définissant des bornes de connexion pour chaque composant du module de traitement et parmi lesquelles au moins l'une est connectée au plan de masse. Dans ce cas, sa carte électronique comprend au moins une troisième liaison interconnectant la partie intercalée à la zone principale et définissant une autre borne de connexion pour l'un des composants du module de traitement ; - les deuxièmes et troisième(s) liaisons électriques peuvent être des circuits imprimés ; il peut comprendre plusieurs modules de traitement. Dans ce cas, seul l'un de ces modules de traitement interconnecte entre elles les zones principale et auxiliaire ; sa carte peut être une carte à circuits imprimés ; il peut, par exemple, constituer un calculateur (électronique) ou un récepteur d'ondes radioélectriques. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un élément définissant une masse de référence, au moins un équipement électrique connecté à un câble électrique muni d'un blindage et dans lequel circule un courant parasite ayant au moins une fréquence de résonance, et au moins un dispositif électronique du type de celui présenté ci-avant, auquel est couplé ce câble électrique et couplé à cet 3067212 4 élément. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : 5 - la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de dispositif électronique selon l'invention couplé à un élément définissant un plan de masse et à un équipement électrique, la figure 2 illustre schématiquement, dans une vue en perspective, une partie d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif électronique selon 1 o l'invention auquel est couplé le blindage d'un câble électrique, la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue du dessus, une partie d'un deuxième exemple de réalisation d'une carte électronique d'un dispositif électronique selon l'invention, - la figure 4 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue du 15 dessus, une partie d'un troisième exemple de réalisation d'une carte électronique d'un dispositif électronique selon l'invention, et la figure 5 illustre schématiquement au sein d'un diagramme l'évolution du niveau d'émission (en dB) d'un courant parasite en fonction de la fréquence (en Hz) en l'absence d'un module de traitement (cl ), en 20 présence d'un premier exemple de module de traitement (c2), et en présence d'un second exemple de module de traitement (c3). L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif électronique DE comprenant une carte électronique CE destinée à être couplée à un équipement électrique EE, via un câble électrique blindé CA, et 25 à un élément EM définissant une masse de référence, via une première liaison électrique Li, et capable d'agir sur un courant parasite pour réduire autant que possible les perturbations électromagnétiques qu'il induit. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif électronique DE, l'équipement électrique EE et l'élément EM font 30 partie d'un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. En effet, le dispositif électronique DE, l'équipement électrique EE et l'élément EM peuvent faire 3067212 5 partie de tout système, et notamment d'un véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial) ou aérien), d'une installation (éventuellement de type industriel), d'un appareil (éventuellement grand public), ou d'un bâtiment. On a schématiquement et fonctionnellement représenté sur la figure 1 5 un exemple de dispositif électronique DE selon l'invention, couplé à un élément EM définissant un plan de masse et à un équipement électrique EE. Par exemple, lorsque le système est un véhicule automobile, l'élément EM peut être une partie du châssis, le dispositif électronique DE peut être un calculateur électronique ou un récepteur d'ondes radioélectriques, et 1 o l'équipement électrique EE peut être un autre calculateur électronique. Le dispositif électronique DE comprend une carte électronique CE couplée, d'une part, à l'équipement électrique EE, via un câble électrique CA muni d'un blindage BC, et, d'autre part, à l'élément EM, via une première liaison électrique L1. Par exemple, cette carte électronique CE peut être une 15 carte à circuits imprimés. Comme illustré sur la figure 2, la carte électronique CE est munie d'une zone principale ZP et d'une zone auxiliaire ZA isolées électriquement et physiquement l'une de l'autre, mais destinées à être couplées via un module de traitement MT décrit plus loin. 20 La zone principale ZP est couplée via la première liaison électrique L1 à l'élément EM définissant la masse de référence afin d'être placée à une tension de référence nulle (0 V), et via le câble électrique CA blindé à l'équipement électrique EE. La première liaison électrique L1 peut, par exemple, être un fil électrique muni d'une gaine isolante, comme dans 25 l'exemple illustré sur la figure 1, ou une petite colonne métallique munie de vis, comme dans l'exemple illustré sur la figure 2. La zone auxiliaire ZA contient un plan de masse PM séparé et auquel est connecté le blindage BC du câble électrique CA, via une liaison de couplage LC, par exemple soudée et/ou vissée. 30 On notera que l'équipement électrique EE pourrait également être couplé à l'élément EM via une autre liaison électrique (non représentée). Mais sans cette autre liaison électrique, il existe malgré tout un couplage entre l'équipement électrique EE et l'élément EM par au moins une capacité 3067212 6 parasite CF lorsque l'on est en présence d'un courant à haute fréquence, comme illustré sur la figure 1. Le blindage BC du câble électrique CA, la première liaison électrique Li, l'élément EM, la capacité parasite CF et l'éventuelle autre liaison 5 électrique forment ensemble une boucle de masse dans laquelle circule un courant parasite entrant en résonance à au moins une fréquence de résonance et sur lequel on veut agir pour qu'il perturbe le moins possible une bande de fréquences à protéger bp. La carte électronique CE comprend également au moins un module la de traitement MT qui interconnecte entre elles les zones principale ZP et auxiliaire ZA et est agencé de manière à décaler cette (chaque) fréquence de résonance dans une bande de fréquences choisie différente de la bande de fréquences à protéger bp et/ou atténuer l'intensité de ce courant parasite pour cette (chaque) fréquence de résonance. 15 Grâce à ce décalage et/ou cette atténuation, les perturbations électromagnétiques deviennent minimales pour la bande de fréquences à protéger bp, et donc la fonction qui utilise cette dernière (bp) n'est pas, ou quasiment pas, pénalisée. Par exemple, lorsque la fonction consiste en la réception d'ondes radioélectriques, la qualité de réception n'est pas, ou 20 quasiment pas, dégradée. A titre d'exemple, le (chaque) module de traitement MT peut comporter un composant résistif C2, ou un composant inductif Ci, ou au moins deux composants Cj choisis parmi un composant résistif C2 (j = 2), un composant inductif Cl (j = 1) et un composant capacitif C3 (j = 3) et couplés 25 entre eux. Dans le premier exemple illustré non limitativement sur la figure 2, le dispositif électronique DE ne comprend qu'un module de traitement MT comportant un composant résistif C2 et un composant capacitif C3 montés en série et définissant un circuit RC. 30 Dans le deuxième exemple illustré non limitativement sur la figure 3, le dispositif électronique DE ne comprend qu'un module de traitement MT comportant un composant inductif Ci. Dans le troisième exemple illustré non limitativement sur la figure 4, le 3067212 7 dispositif électronique DE ne comprend qu'un module de traitement MT comportant un composant résistif C2, un composant inductif Cl et un composant capacitif C3 montés en série et définissant un circuit RLC. Le module de traitement MT, qui est installé sur la carte électronique 5 CE et utilisé pour agir sur la (chaque) fréquence de résonance, peut être déterminé par le calcul en fonction de la boucle de masse, et notamment des dimensions respectives de ses constituants et de chaque capacité parasite CP, et de la bande de fréquences à protéger bp. En variante, ce module de traitement MT peut être déterminé au moyen de tests effectués dans une 10 phase de mise au point avec différentes combinaisons effectives de composants Cj installés sur la carte électronique CE (d'où l'intérêt de la présence de différents modules (correspondant à des combinaisons différentes)). Afin de faciliter l'installation du module de traitement MT sur la carte 15 électronique CE, cette dernière (CE) peut comporter des deuxièmes L2 et troisième(s) L3 liaisons électriques, comme illustré non limitativement sur les figures 3 et 4. Plus précisément, la zone auxiliaire ZA peut comprendre une partie tampon PZ intercalée entre le plan de masse PM et la zone principale ZP et comprenant des deuxièmes liaisons électriques L2 distantes les unes 20 des autres, définissant des bornes de connexion pour chaque composant Cj d'un module de traitement MT et parmi lesquelles au moins l'une est connectée au plan de masse PM, et la carte électronique CE peut comprendre au moins une troisième liaison L3 interconnectant cette partie PZ à la zone principale ZP et définissant une autre borne de connexion pour l'un 25 des composants Cj de ce module de traitement MT. On comprendra que chaque composant Cj d'un module de traitement MT est soudé à une borne de l'une au moins des deuxièmes liaisons électriques L2 et qu'un composant Cj de ce même module de traitement MT (éventuellement le même (Cj) que celui précité) est soudé à une borne de 30 l'une des deuxièmes liaisons électriques L2 et à une borne d'une troisième liaison électrique L3. On notera que les deuxièmes L2 et troisième(s) L3 liaisons électriques peuvent être des circuits imprimés, bien que cela ne soit pas 3067212 8 obligatoire. Dans les deuxième et troisième exemples illustrés non limitativement sur les figures 3 et 4, la carte électronique CE comporte trois deuxièmes liaisons électriques L2 et deux troisièmes liaisons électriques L3. Mais elle 5 pourrait comporter plus de, ou moins de, trois deuxièmes liaisons électriques L2 et/ou plus de, ou moins de, deux troisièmes liaisons électriques L3. On notera également, bien que cela n'apparaisse pas sur les figures 2 à 4, que le dispositif électronique DE peut comprendre plusieurs modules de traitement MT. Dans ce cas, seulement l'un d'entre eux interconnecte entre 10 elles les zones principale ZP et auxiliaire ZA, et donc chaque autre module de traitement MT est non utilisé. Cette option est destinée à permettre l'obtention de plusieurs décalages et/ou atténuations différent(e)s avec une même carte électronique CE, en utilisant respectivement les différents modules de traitement MT selon les besoins d'action dans le système considéré. 15 On a schématiquement illustré sur la figure 5 un diagramme d'évolution du niveau d'émission (en dB) d'un courant parasite en fonction de la fréquence (en Hz). Trois courbes cl à c3 sont présentes dans ce diagramme. La première courbe cl correspond à un dispositif électronique de l'art antérieur, c'est-à-dire dépourvu de module de traitement MT. La 20 deuxième courbe c2 correspond à un dispositif électronique DE, selon l'invention, comprenant (et utilisant) un module de traitement MT comportant un composant inductif Cl et un composant capacitif C3 montés en série et définissant un circuit LC. La troisième courbe c3 correspond à un dispositif électronique DE, selon l'invention, comprenant (et utilisant) un module de 25 traitement MT comportant uniquement un composant résistif C2, ou bien un composant résistif C2 et un composant capacitif C3 montés en série et définissant un circuit RC. En comparant les première cl et deuxième c2 courbes on observe que la fréquence de résonance du courant parasite, initialement contenue 30 dans la bande de fréquences à protéger bp (voir cl ), est décalée vers la droite en dehors de cette dernière (bp) grâce à l'utilisation d'un module de traitement MT définissant un circuit LC (voir c2), pour la configuration considérée du système. 3067212 9 De même, en comparant les première cl et troisième c3 courbes on observe que la fréquence de résonance du courant parasite, initialement contenue dans la bande de fréquences à protéger bp (voir cl), est à la fois légèrement décalée vers la droite de cette dernière (bp) et fortement atténuée 5 grâce à l'utilisation d'un module de traitement MT comprenant un composant résistif C2 ou définissant un circuit RC (voir c3), pour la configuration considérée du système. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : la fourniture de leviers de mise au point lors des phases de validation des 1 o systèmes (comme par exemple des véhicules), afin d'obtenir la conformité électromagnétique initialement prévue, la possibilité de remédier à une non-conformité pénalisant fortement une fonction et découverte tardivement, alors même qu'il est trop tard pour modifier la carte électronique ou que la recherche et la mise en oeuvre 15 d'une solution palliative serait trop onéreuse et chronophage. REVENDICATIONS1. Dispositif électronique (DE) comprenant une carte électronique (CE) munie i) d'une zone principale (ZP) propre à être couplée à un élément (EM) définissant une masse de référence, via une première liaison électrique (L1), et à un équipement électrique (EE), via un câble électrique (CA) muni d'un blindage (BC) et dans lequel circule un courant parasite entrant en résonance à au moins une fréquence de résonance, et ii) d'une zone auxiliaire (ZA) contenant un plan de masse (PM) séparé et auquel est propre à être connecté ledit blindage (BC), caractérisé en ce que ladite carte électronique (CE) comprend en outre au moins un module de traitement (MT) interconnectant entre elles lesdites zones principale (ZP) et auxiliaire (ZA) et décalant ladite fréquence de résonance dans une bande de fréquences choisie et/ou atténuant une intensité dudit courant parasite pour ladite fréquence de résonance. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit module de traitement (MT) comporte un composant résistif, ou un composant inductif, ou au moins deux composants (Cj) choisis parmi un composant résistif, un composant inductif et un composant capacitif et couplés entre eux. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite zone auxiliaire (ZA) comprend une partie (PZ) intercalée entre ledit plan de masse (PM) et ladite zone principale (ZP) et comprenant des deuxièmes liaisons électriques (L2) distantes les unes des autres, définissant des bornes de connexion pour chaque composant (Cj) dudit module de traitement (MT), et parmi lesquelles au moins l'une est connectée audit plan de masse (PM), et en ce que ladite carte électronique (CE) comprend au moins une troisième liaison (L3) interconnectant ladite partie (PZ) à ladite zone principale (ZP) et définissant une autre borne de connexion pour l'un desdits composants (Cj) dudit module de traitement (MT). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites deuxièmes (L2) et troisième(s) (L3) liaisons électriques sont des circuits imprimés. 3067212 11 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs modules de traitement (MT), l'un seulement d'entre eux interconnectant entre elles lesdites zones principale (ZP) et auxiliaire (ZA). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que 5 ladite carte électronique (CE) est une carte à circuits imprimés. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il constitue un calculateur ou un récepteur d'ondes radioélectriques. 8. Véhicule comprenant un élément (EM) définissant une masse de référence et au moins un équipement électrique (EE) connecté à un câble io électrique (CA) muni d'un blindage (BC) et dans lequel circule un courant parasite entrant en résonance à au moins une fréquence de résonance, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un dispositif électronique (DE) selon l'une des revendications précédentes, auquel est couplé ledit câble électrique (CA) et couplé audit élément (EM). 15 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.