Study and modeling of inter-component coupling for filtrer design : Application to automotive EMI filters

par Marine Stojanovic

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Richard Perdriau et de Frédéric Lafon.

Soutenue le 14-09-2018

à Rennes, INSA , dans le cadre de École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes) , en partenariat avec Université Bretagne Loire (Comue) , Valéo (entreprise) , École supérieure d'électronique de l'ouest (Angers) (équipe de recherche) , Institut d'électronique et de télécommunications (Rennes) (laboratoire) et de Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes / IETR (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Etude et modélisation des couplages inter-composants pour la conception des filtres : Application aux filtres du domaine automobile


  • Résumé

    La CEM (Compatibilité ElectroMagnétique) est de plus en plus importante dans la conception des systèmes électroniques et plus particulièrement dans le domaine automobile. En effet, avec la densification de l’électronique dans les véhicules, les problèmes liés à la CEM sont de plus en plus fréquents. Ainsi, afin de limiter ces interférences électromagnétiques, des filtres correctement dimensionnés et implémentés doivent être utilisés. Chaque filtre est dimensionné en tenant compte de l’environnement dans lequel il va être introduit. Cependant, de nombreux facteurs peuvent altérer ses performances, tel que le routage, la structure mécanique ou bien les couplages internes au filtre, entre les composants eux-mêmes. Cette thèse traite de l’étude de l’influence des couplages inter-composants sur les performances d’un filtre pour la CEM. En effet, les méthodes existantes sont basées uniquement sur des simulations électromagnétiques 3D qui sont couteuses en terme de temps et requiert également un trop grand nombre d’informations sur les composants (propriétés géométriques, des matériaux etc.). Ainsi, une méthode uniquement basée sur des calculs analytiques et exploitations de mesures a été développée. Cette méthode simplifiée est très efficace car elle permet la prédiction des performances d’un filtre, quelle que soit sa topologie et quelle que soit sa structure. Cette méthode a été validée via de nombreux cas d’applications de filtres implémentés sur des systèmes d’électronique de puissance du domaine automobile. Finalement, cette méthode a été capitalisée au travers d’un outil pour le design et la prédiction des performances de filtre pour la CEM en tenant compte de la proximité des composants.


  • Résumé

    EMC (ElectroMagnetic Compatibility) is increasingly important in electronic and electrical systems and more particularly in the automotive domain. Actually, there are more and more power electronics equipments in a vehicle and, therefore, EMC issues are more recurrent. In order to limit EMI (ElectroMagnetic Interferences), well designed filters are needed. Each filter is designed corresponding to a system and the required attenuation. However, different parameters can have influence on the filter performances, such as the layout, the mechanical structure or the inter-components coupling of the filter. Therefore, the thesis work is based on the study of the filter performance considering inter-components coupling. Some methods exist on that topic bu are generally based on 3D electromagnetic simulation, which is time-consuming and requires a lot of information on components (geometrical properties, material properties etc.). Therefore, our work is based on a methodology only based on analytical calculation and measurements. That simplified methodology is very accurate because it can predict a filter performance, whatever the filter topology, whatever the structure. That method was validated under several application cases on power electronics systems for automotive domain. Finally, the whole methodology has been accrued in a tool for filter design that can predict a filter attenuation by considering the components proximity.


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