Injection TLP 50 Ω

4.4.3.1.1 Mesure 0,1 Ω Nous avons effectué une première caractérisation en utilisant la méthode de mesure 0,1 Ω. Une impulsion de 400V TLP est envoyée sur la broche LIN. Sans le condensateur, le courant de décharge circule comme prévu par la structure de protection présente sur la broche LIN.

Le résultat de mesure et de simulation du courant, obtenue par la mesure 0.1 Ω lorsque le condensateur est connecté, est donné Figure 4.44. La forme du courant injecté dans le circuit est modifiée significativement. Durant l’impulsion TLP, le condensateur externe absorbe le courant. Le condensateur se charge et la tension à ses bornes augmente. Lorsque celle-ci atteint la tension de seuil de la protection ESD, elle se déclenche et se replie à sa tension de maintien. La structure ESD absorbe alors le courant de décharge TLP plus le courant de décharge du condensateur.

Les résultats de mesure et de simulation présentés Figure 4.44 ont été effectués avec une résistance de 0,1 Ω dans le but de limiter l’excursion en tension sur la broche GND du circuit. Cependant, le PCB de VALEO, n’a pas été conçu, et surtout optimisé, pour s’adapter à cette technique de mesure. Pour pouvoir utiliser cette technique, nous avons dû ajouter de nombreux éléments, piste PCB (de longueur 5 cm), quelques résistances de shunt (0 Ω) sur le retour de masse du circuit. Tous ces éléments sont inductifs et même si l’effet de chaque élément n’est que de quelque nH, leur association, plus leur contribution face aux transitions rapides des décharges devient très importantes. La forme du courant obtenue est correcte mais les pics constatés n’ont pas la bonne amplitude et la fréquence d’oscillation n’est pas la bonne. Pour être efficace, cette technique de mesure doit être

placée au plus proche du boîtier pour éviter d’insérer des inductances parasites. Courant I (A) 60 80 100 120 140 160 180 200 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 Mesure 0.1 ohm Temps (ns)

Figure 4.44: Résultat de simulation superposé à la mesure du courant circulant dans le circuit, mesure 0,1 Ω, injection de 400V TLP sur la broche LIN.

4.4.3.1.2 Mesure par l’utilisation des sondes de champ proche La configuration du PCB, condensateur en boîtier CMS de taille 0805 soudé au plus proche circuit, le PCB 4 couches, la présence de via, ne nous a pas permis de mesurer des champs propres permettant de déterminer le courant. Tous ces éléments ont une forte contribution sur les champs mesurés. De plus, la taille de la boucle est vraiment grosse par rapport à ces éléments. Nous ne présenterons donc aucun résultat sur les champs pour cette étude. 4.4.3.1.3 Mesure par la méthode de TDR/TLP En raison du layout du PCB, et du fait que le condensateur soit soudé au plus proche du circuit, la mesure directe du courant qui circule dans le circuit est compliquée. Une option serait de déplacer le condensateur externe ou la connexion à la masse du circuit et d’intercaler une sonde externe par exemple une CT1 de Tektronik. Cependant, cette option n’est pas réaliste, car celle-ci ajouterait des éléments parasites modifiant la réponse transitoire de l’ensemble du système comme nous l’avons vu lors de la mesure 0,1 Ω.

Pour valider les modèles, nous avons décidé de réaliser une mesure indirecte avec la méthode TDR/TLP. Une fois le modèle du système (présenté Figure 4.42) validé sur les aspects dynamiques, nous espérons déduire le courant circulant dans le circuit par la simulation.

Les simulations transitoires du courant et de la tension, utilisant le modèle compor-temental présenté au début de cette section Figure 4.42, sont données respectivement Figure 4.45 et Figure 4.46.

4.4 Cas d’étude n°3 : Étude d’une application automobile Tension V en (V) Temps (ns) 40 60 80 100 120 140 160 180 150 100 50 0 50 100 150 200 ^Simulations Mesures

Figure 4.45: Comparaison mesure/simulation de la forme d’onde de la tension TLP V(t) mesurée avec la sonde externe pour 200V injectés sur la broche LIN, avec le condensateur de filtrage de 220pF. Courant I (A) Temps (ns) 40 60 80 100 120 140 160 180 0 2 4 6 8 Simulations Mesures

Figure 4.46: Comparaison mesure/simulation de la forme d’onde du courant TLP I(t) mesuré avec la sonde externe pour 200V injectés sur la broche LIN, avec le condensateur de filtrage de 220pF.

Les simulations et mesures montrent une bonne corrélation reproduisant les différents pics de courant et de tension au cours du temps. La première partie des courbes, entre 50 et 60 ns, correspond au signal injecté (200v, 4A). Le temps de ce plateau, 10 ns, correspond au temps de propagation aller-retour entre le point de mesure et le circuit soudé sur le PCB. A 60 ns, la forte discontinuité observée est liée à la superposition de l’impulsion

injectée et de l’impulsion réfléchie. Lorsque la tension atteint la tension de déclenchement de la protection ESD (∼45 V), le courant atteint approximativement 7,5 A. En moins de 1 ns, la structure ESD se déclenche et crée, de nouveau, une forte discontinuité inversant la pente des courbes I(t) et V(t). Les oscillations qui suivent, correspondent aux effets R,L,C présents sur le chemin de décharge du courant dans la protection ESD. Ces éléments sont directement liés aux éléments parasites rapportés par les broches du boîtier, les pistes PCB et le condensateur. La fréquence des oscillations peut être obtenue par le modèle équivalent RLC de ces éléments parasites. Le premier pic de l’oscillation est parfaitement reproduit par la simulation. La faible différence observée entre la simulation et la mesure (entre 100 et 140 ns) est principalement dûe à la faible erreur d’approximation de la résistance à l’état passant de la protection ESD. Après 140 ns, l’impulsion TLP est terminée et le signal observé correspond aux réflexions.

Les simulations présentées dans ce paragraphe ont été obtenues sans aucun ajustement du modèle. Nous avons, grâce à notre technique de modélisation, obtenu une simulation précise et une bonne corrélation avec la mesure pour les formes d’onde TLP.

4.4.3.1.4 Simulation du courant qui circule dans le circuit. Les résultats précédents nous permettent de penser que la modélisation du composant est correcte, et nous pouvons déduire le courant circulant dans le composant. Les résultatsde simulation, avec et sans condensateur de 220 pF sont donnés Figure 4.47.

Courant I (A) Temps (ns) 60 80 100 120 140 160 0 2 4 6 8 10 12 _{Avec condensateur de 220 pF} Sans condensateur

Figure 4.47: Simulation du courant circulant dans la protection du LIN durant l’im-pulsion TLP de 200V, avec et sans condensateur externe de 220 pF.

Le circuit se comporte comme décrit dans l’investigation 0,1 Ω. Le condensateur in-troduit un pic de courant atteignant environ 11,5 A alors que nous n’injectons qu’une

4.4 Cas d’étude n°3 : Étude d’une application automobile

impulsion de 7,5 A. Les effets de charge puis de décharge du condensateur lorsque la pro-tection se déclenche, créent un pic important lié à l’énergie accumulée et aux oscillations dues au caractère complexe du chemin de décharge. L’ajout de la capacité stresse le circuit de manière plus importante.

Maintenant que nous avons validé la méthode pour le générateur TLP 50 Ω, la même étude est menée avec un stress ESD généré par le pistolet ESD.