Discussion :

[Jipété]

Bonjour,

À propos d'une correction trouvée dans la doc officielle du matériel, quelqu'un pourrait-il m'expliquer pourquoi elle a été dessinée ainsi ? (la main pour indiquer l'emplacement des modif's est d'origine.)


à gauche l'original, à droite les corrections apportée par le fabricant, qui consistent à rajouter une grande zone (mise en rouge par moi) occupant l'espace libre sur la platine de contrôle d'un vieux lecteur de cd Sony, zone raccordée au reste de l'électronique par deux petits condos en parallèle, plus l'extension vers la gauche de la zone tout en haut, sous MAIN BOARD.
Questions :
- à quoi sert cette zone rajoutée, puisque rien n'y est connecté, à part les condos détaillés ligne suivante ?
- pourquoi 2 condos en parallèle quand 1 pourrait faire l'affaire ? Il s'agit de condos céramique de 0,1 µF 25 V, on aurait pu en mettre un seul de 0,22 µF, non ? Et si on regarde bien, la modif du dessin était prévue pour 3 composants, le 3^e en-dessous des 2 déjà posés.
J'aimerais bien, des fois, pouvoir aller voir ce qui se passe dans la tête des ingénieurs,

Merci pour vos lumières

[Auteur]

Je serai tenté de dire que c'est une mise à la masse du circuit via deux condensateurs de découplage. Ou plutôt, il s'agit peut-être d'un filtre en mode différentiel (ou filtrage en mode commun) et dans ce cas la zone en rouge est une masse virtuelle. Le tout pour une compatibilité CEM.
Je n'ai pas trouvé de documentation suffisamment précise sur ce sujet.

Vincent ou Delias si vous nous lisez....

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Ce genre de modification peut être issue des tests CEM qui ont échoué. C'est très certainement une masse flottante pour fournir un chemin "contrôlé via les condo" aux courants de mode commun (les courants perturbateurs) afin qu'ils repartent dans l'environnement extérieur. Ce n'est pas simple a vulgariser mais je vais quand même essayer.

Dans l'image ci dessous à gauche tu as le courant de mode différentiel, c'est le courant normal de fonctionnement, le courant sort de l'alimentation puis il rentre dans ton appareil pour le faire fonctionner et enfin le courant repart dans l'alimentation.

A droite de l'image ce sont un des problèmes de la CEM, on y voit les courants de mode commun, ils arrivent par les fils qui entrent dans ton appareil, ces courants ont la même direction et ils repartent par là où ils peuvent (le pire étant des capacités parasites non maîtrisées par exemple entre l'électronique et la carcasse de l'appareil) pour repartir à la terre et forment ainsi une boucle. Ces courants de mode commun naissent souvent d'une source externe ; typiquement si tu approches un émetteur radio ou un talkiewalkie d'un câble, tu as des courants de mode commun qui se créaient par courant induit. Ils peuvent aussi naitre d'un couplage causé par le champ magnétique d'un câble voisin dans lequel il y a des variations de courants. Des courants de mode commun naissent aussi de source interne comme d'une alimentations à découpage.



Ces tests sont normalisés dans les labo CEM. Par exemple le test ci-dessous fait naître des courants de mode commun ; ici le rayonnement va sur l'appareil mais aussi sur son câble, que l'on voit sur la table, mais comme c'est un câble blindé le courant de mode commun circule sur le blindage et repart à la terre puisque le blindage du câble est relié au blindage de l'enveloppe de l'appareil.



Alors au vu de ce que j'ai écrit et concernant ton appareil ce genre d'astuce s'explique pour des problèmes CEM. Dans ma premère image à droite il est noté "Stray capacitance" (capacité parasite), il en existe entre toute chose, et c'est par là que le courant de mode commun repart car le PCB ne touche pas l'enveloppe métallique. Comme je le disais plus haut, le pire étant les capa parasites sous l'électronique car on ne maîtrise rien des conséquences sur celle-ci. Dans on image ils ont contrôlé du mieux qu'ils pouvaient le retour des courants de mode commun.

petite aparté : se rappeler que les courants lents empreintes le chemin de moindre résistance pour repartir à leur source alors que les courants rapides empreintes le chemin de moindre impédances.

Les courants de mode commun étant quasi systématiquement des courants rapides ils passeront par une capa parasite présentant l'impédance minimale entre l'électronique et la carcasse or dans ta photo on voit que les 2 capas (physiques pas parasites) offrent elles aussi un chemin de moindre impédance pour le retour des courants de mode commun. L'idée c'est de choisir des valeurs de capa de telle sorte qu'elles aient une impédance plus faible que les capa parasites entre le PCB et la carcasse de l'appareil. Ainsi les courants repartent par la capa parasite entre cette zone de cuivre en rouge et la carcasse métallique en épargnant l'électronique. On trouve souvent ce genre de chose à proximité des connecteurs d'entrée afin de faire repartir les courants de mode commun presque immédiatement après qu'ils soient entrés dans l'appareil.

On a un peu la même astuce dans les multimètres, il y a souvent une feuille métallique connectée à l'électronique via un ressort.

Pourquoi des capa en parallèle ? A cause d'un paramètre qu'on appelle SRF (self resonnance frequency), à l'école on apprend que l'impédance d'un condo c'est 1/(C*2*pi*F) sauf que quand la fréquence F devient trop grande les éléments parasites d'un condo, qui possède aussi une inductance à l'intérieur, prennent le dessus et l'impédance remonte comme dans l'image ci dessous, complétement à droite, ça remonte et peut importe la valeur du condo. C'est à dire qu'arriver à une certaine fréquence le condo commence à se comporter comme un inductance offrant une impédance de plus en plus forte. L'idée c'est d'en mettre en parallèle afin que l'inductance parasite équivalente soit divisée exactement comme ci on divisait des résistances en les mettant en parallèle.



ps : A noter que plus le condo est petit et plus petite est son inductance parasite. En radiofréquence on est parfois amener à placer des condos non plus par rapport à leur valeur mais par rapport à leur taille car quand les fréquences sont trop hautes, les valeurs des condos n'importent plus tellement elles sont dominées par leurs éléments parasites.

[Jipété]

Bonjour,

et merci infiniment pour cette leçon bien documentée.

Juste un mot :

Dans on image ils ont contrôlé du mieux qu'ils pouvaient le retour des courants de mode commun.

Dans Mon image ou dans Ton image ?

On trouve souvent ce genre de chose à proximité des connecteurs d'entrée afin de faire repartir les courants de mode commun presque immédiatement après qu'ils soient entrés dans l'appareil.

Ah oui, j'ai déjà vu ça dans des amplis hifi, par exemple.

Mais pourquoi n'y en a-t'il pas partout ? Bons schémas électroniques ou économies de bouts de chandelle ?

[Vincent PETIT]

Dans Mon image ou dans Ton image ?

oups... dans ton image

Mais pourquoi n'y en a-t'il pas partout ? Bons schémas électroniques ou économies de bouts de chandelle ?

En théorie une seule zone d'évacuation de ce genre suffit si tant est qu'elle soit pas trop loin des câbles. Notons que ce genre d'astuce CEM n'est pas trop celui utilisé dans les appareils industriels. En audio il y a des contraintes particulières de boucles de masses entre appareils connectés et pour éviter les bourdonnements on fait flotter l'électronique par rapport aux chassis des appareils



Je crois que ce dessin résume ce que j'ai dit

[Auteur]

petit aparté : se rappeler que les courants lents empruntent le chemin de moindre résistance pour repartir à leur source alors que les courants rapides empruntent le chemin de moindre impédances.

Si je ne me trompe pas ce que tu appelles donc des courants "rapides" ce sont des courants à haute fréquence ? Et les courants lents des courants à basse fréquence voire courants continus ? Quid de leur amplitude ?

En radiofréquence on est parfois amener à placer des condos non plus par rapport à leur valeur mais par rapport à leur taille car quand les fréquences sont trop hautes, les valeurs des condos n'importent plus tellement elles sont dominées par leurs éléments parasites.

D'ailleurs quels types de condensateurs prendre : électrolytiques, céramique, tentale... ?

[Vincent PETIT]

Si je ne me trompe pas ce que tu appelles donc des courants "rapides" ce sont des courants à haute fréquence ? Et les courants lents des courants à basse fréquence voire courants continus ?

Tout à fait !

Quid de leur amplitude ?

L'amplitude n'a pas d'impact sur le chemin de retour des courants. C'est vraiment une histoire de fréquence. Quand on modélise les pistes d'un circuit imprimé par leur modèle équivalent et qu'on ajoute les capa parasites on comprend mieux pourquoi les chemins de retour des courants HF et BF sont très différents. Considère ce schéma de principe (issu du livre Electromagnetic Compatibility Engineering, Henry W. Ott - Wiley et que j'ai un peu modifié pour l'explication)

3 circuits indépendamment reliés à la masse par des pistes.


Voici maintenant la même image mais d'origine dans le livre cité ci dessus.


L'auteur a ajouté la capa parasite entre chaque circuit et la masse et il a aussi modélisé les pistes par des inductances. Pour info une piste de PCB de 2.54mm de long fait entre 5nH et 10nH dépendant aussi de la largeur de celle-ci.

L'analyse est intéressante car à haute fréquence les pistes inductives présentent de grandes impédances (L*2*PI*F) alors que les capacités parasites présentent des faibles impédances 1/(C*2*PI*F). Ca veut dire que le courant HF passera principalement par les capa parasites plutôt que par les pistes.

Ce problème de retour de courant par les capa parasites commence à pointer son nez dès qu'on dépasse 100kHz... c'est pas très haut 100kHz

D'ailleurs quels types de condensateurs prendre : électrolytiques, céramique, tentale... ?

Pour l'application de Jipété on est très probablement sur du céramique. Les condos électrolytiques ou tantales sont plutôt des réservoirs d'énergie pour les variations de tension basse fréquence. Les céramiques et plastiques c'est plutôt pour les variations rapides.

[Jipété]

Pour l'application de Jipété on est très probablement sur du céramique. Les condos électrolytiques ou tantales sont plutôt des réservoirs d'énergie pour les variations de tension basse fréquence. Les céramiques et plastiques c'est plutôt pour les variations rapides.

Bravo !
Extrait de la doc des modifs :