LTC3105: G ESTION TEG
3.3.3.5. T ESTS DE C OMPATIBILITE E LECTROMAGNETIQUE (CEM)
Pour pouvoir être installé dans l’appareil qui effectuera les essais en vol, le système ne doit pas provoquer de perturbations haute fréquence que ce soit via sa sortie, par conduction, ou via le rayonnement électromagnétique. Des niveaux limites de perturbations acceptables sont définis par la norme DO160-G, et les émissions de notre système ont donc été mesurées pour vérifier le respect de cette norme. Ces essais ont été réalisés à l’INSA de Toulouse grâce à Alexandre Boyer.
3.3.3.5.1. P
RESENTATION DES MESURESLors des mesures, le HMEC est alimenté par le TEG posé sur une plaque chaude (non alimentée). Le HMEC alimente une charge résistive de 68 Ohms afin d’obtenir le courant maximum que pourra être amené à débiter notre système lors des pics de courant. On se place ainsi dans un pire cas où tout le système fonctionne (étage d’entrée et de sortie) au maximum de ses capacités (donc au maximum des perturbations).
Le HMEC est connecté au TEG par un câble non blindé de 4m, et la charge résistive est reliée au HMEC par un câble de 20cm pour avoir les mêmes longueurs que lors des essais en vol. Néanmoins, lors de l’installation sur avion, les câbles utilisés seront blindés et torsadés pour limiter au maximum les perturbations. Lors de ces mesures, les câbles sont torsadés mais non blindés, conformément à la norme DO160-G.
Deux types de mesures vont être effectués :
‐ Une mesure d’émission conduite, qui est une mesure de courant sur l’entrée et la sortie du HMEC pour détecter le bruit haute fréquence généré par notre système. Cette mesure est réalisée par une pince ampèremétrique haute fréquence placée sur le câble d’entrée (côté TEG) ou de sortie (côté charge à alimenter).
‐ Une mesure d’émission rayonnée, qui est une mesure du champ électromagnétique émis par notre système. Cette mesure est réalisée par une antenne placée à une distance de 1 mètre des équipements. Les mesures ont été effectuées dans une chambre semi-anéchoïque (photo Figure 164).
Figure 164 - Configuration de l'environnement de mesure : dans la cage (à gauche) et hors de la cage (à droite)
3.3.3.5.2. M
ESURES D’
EMISSIONS CONDUITES SUR BOITIERHMEC
Les figures Figure 165 et Figure 166 présentent le banc de mesure d'émission conduite. Le courant circulant sur les faisceaux de câble est mesuré à l'aide d'une pince ampèremétrique (MD4070) placée soit autour du
Deuxième cas d’étude : récupérateur thermoélectrique pour la surveillance de structure aéronautique
146 faisceau d'alimentation, soit autour du faisceau de charge, entre 5 et 10 cm de l'Equipement Sous Test (EST). Les faisceaux sont positionnés à 5 cm au-dessus du plan conducteur. L’extrémité du faisceau d’alimentation est connectée à un Réseau Stabilisateur Impédance de Ligne (RSIL). La mesure est effectuée sur les fréquences de 150kHz à 150MHz. Plan Conducteur RS IL Cha rge 10 cm Faisceau d’alimentation (4 m) Faisceau de charge (50 cm) EST Pince ampèremétrique 5 cm Vers l’alimentation (hors cage) Vers le récepteur de mesure (hors cage)
Figure 165. Banc de mesure d'émission conduite sur le faisceau d'alimentation.
Plan Conducteur RSI L Char ge 10 cm Faisceau d’alimentation (4 m) Faisceau de charge (50 cm) EST Pince ampèremétrique 5 cm Vers l’alimentation (hors cage) Vers le récepteur de mesure (hors cage)
Figure 166. Banc de mesure d’émission conduite sur le faisceau de charge.
La norme DO160-G présente deux limites d’émissions différentes : une pour le côté alimentation (« Power Lines ») plus restrictive que la deuxième, pour le côté sous-systèmes (« Bundle Lines »). Pour un équipement standard embarqué sur avion, l’alimentation provient du système avionique qu’il ne doit surtout pas perturber, d’où la limite plus restrictive. Bien que notre système ne soit pas relié directement aux systèmes de l’avion, les résultats sont donnés en comparant les deux gabarits d’émission conduite (« Power Lines » et « Bundle Lines »).
147
R
ESULTATS DES MESURES D’
EMISSION CONDUITEFigure 167. Résultat de la mesure d'émission du faisceau d'alimentation du HMEC.
L’entrée du HMEC est peu perturbée (Figure 167), les quelques pics visibles à partir de 30MHz sont proches du bruit de fond de la mesure. Ce résultat est prévisible : l’entrée du HMEC est composée du LTC3105 dont la fréquence de hachage pour réaliser l’adaptation d’impédance est autour de 10kHz et un condensateur de 10µF est positionné sur cette entrée. Les perturbations haute fréquence pouvant être générées sont donc faibles.
Figure 168. Résultat de la mesure d'émission du faisceau de charge du HMEC.
La sortie du HMEC présente par contre un pic à 1 MHz suivi de pics aux harmoniques. Ces perturbations sont dues au régulateur de sortie utilisé (LT3539) qui a une fréquence de découpage de 1MHz quand il fonctionne à fort courant. Le niveau des perturbations est néanmoins suffisamment bas pour respecter la limite d’émission conduite de la norme.
Deuxième cas d’étude : récupérateur thermoélectrique pour la surveillance de structure aéronautique
148 La Figure 169 présente le banc de mesure d'émission rayonnée. Le champ électromagnétique produit par l'équipement sous test et les différents câbles, est mesuré à l'aide d'une antenne placée à 1m de l'équipement. L'antenne (Schaffner UPA6190B) est de type Bilog et possède une polarisation rectiligne. Deux orientations d'antenne sont testées : une orientation verticale pour mesurer le champ électrique polarisé verticalement, et une orientation horizontale pour mesurer le champ électrique polarisé horizontalement.
La mesure a été effectuée entre 100 MHz et 1 GHz. Les mesures d'émission rayonnée n'ont pas été effectuées au-delà pour des raisons matérielles. De plus les mesures ont montré que le bruit produit par le système devenait négligeable au-delà de plusieurs centaines de MHz.
0.9 m Plan Conducteur 20 cm EST RSIL Cha rge 10cm Chambre semi-anéchoïque Antenne de mesure (orientation verticale ou horizontale) Alimentation Récepteur de mesure Préamplificateur
Figure 169 - Banc de mesure d'émission rayonnée
R
ESULTATS DES MESURES D’
EMISSIONR
AYONNEELes Figure 170 et Figure 171 présentent les mesures selon les deux polarisations, horizontale et verticale.
Figure 170. Résultat de la mesure d'émission du faisceau d'alimentation du HMEC avec une antenne orientée verticalement.
149 Figure 171. Résultat de la mesure d'émission du faisceau d'alimentation du HMEC avec une antenne orientée
horizontalement.
En termes de perturbations rayonnées, notre système reste bien en dessous de la limite de la norme.
3.3.3.5.4. C
ONCLUSION DES TESTSCEM
Même si le système conçu est de faible puissance, la présence d’un régulateur à découpage amène des perturbations hautes fréquences qui sont assez proches des limites fixées par la norme aéronautique DO160-G.
Le HMEC n'a pas été pensé pour réduire les émissions conduites ou rayonnées. Néanmoins, pour un système de récupération d'énergie de plus forte puissance pour l'aéronautique, ou pour tout autre domaine où les aspects CEM doivent être pris en compte, cette contrainte doit être considérée avec sérieux et être intégrée lors de la conception du système.