{"id":15249,"date":"2020-06-03T16:09:50","date_gmt":"2020-06-03T14:09:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.elexis.fr\/?p=15249"},"modified":"2020-06-05T11:47:43","modified_gmt":"2020-06-05T09:47:43","slug":"nouveau-composant-protection-foudre","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.elexis.fr\/index.php\/2020\/06\/03\/nouveau-composant-protection-foudre\/","title":{"rendered":"Nouveau composant de protection foudre"},"content":{"rendered":"\n

Situ\u00e9e proche du si\u00e8ge d\u2019un c\u00e9l\u00e8bre avionneur europ\u00e9en, la soci\u00e9t\u00e9 ELEXIS accompagne les grands constructeurs a\u00e9ronautiques dans la fourniture de composants \u00e9lectroniques sensibles. \u201dDerni\u00e8rement, les \u00e9quipementiers confront\u00e9s \u00e0 des niveaux foudre indirects tr\u00e8s importants recherchaient une solution int\u00e9gr\u00e9e pour prot\u00e9ger l\u2019avionique des impacts foudre\u2019\u2019, explique Philippe Seilles, le g\u00e9rant. <\/p>\n\n\n\n

La soci\u00e9t\u00e9 DEI (Device Engineering Inc .)<\/strong>\nvient de d\u00e9velopper un nouveau composant, le DEI 1606<\/strong> dont la fonction est de limiter le courant dans les c\u00e2blages \u00e0 la suite d\u2019un\nimpact foudre.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019emploi de composite et de\ncarbone sur les avions exposent les\n\u00e9quipements \u00e0 des niveaux de\nfoudre indirects plus \u00e9nerg\u00e9tiques.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019association\nd\u2019une petite TVS (suppresseur de tension transitoire) permet au DEI1606 d\u2019assurer la protection des composants en\ncourant et en tension.<\/p>\n\n\n\n

Test\u00e9 et valid\u00e9<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Les \u00e9quipements op\u00e9rants au sein d\u2019un avion peuvent n\u00e9cessiter des niveaux de protections pour des formes d\u2019ondes dont le niveau \u00e9nerg\u00e9tique est tr\u00e8s important. De ce fait, les composants de protection doivent \u00eatre d\u2019une qualit\u00e9 et d\u2019une fiabilit\u00e9 irr\u00e9prochable. <\/p>\n\n\n\n

Le DEI 1606 ou \u00ab SBM : Surge Blocking Module \u00bb est un nouveau composant de protection foudre qui utilise la technologie SiC (Silicon Carbide, tension maximum 1700V) qui lui conf\u00e8re un poids et un encombrement r\u00e9duit (un plus pour les avions) tout en lui permettant de limiter efficacement  le courant pour des niveaux d\u2019\u00e9nergie \u00e9lev\u00e9s. <\/p>\n\n\n\n

Des essais en laboratoire r\u00e9alis\u00e9s sur des calculateurs avioniques int\u00e9grant le DEI 1606 se sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9s concluants pour des formes d\u2019ondes rapides mais aussi pour les formes d\u2019ondes les plus \u00e9nerg\u00e9tiques WF5 et ont d\u00e9montr\u00e9 l’efficacit\u00e9 de ce nouveau type de protection. <\/p>\n\n\n\n

En a\u00e9ronautique, la foudre est l\u2019une des menaces les plus s\u00e9rieuses pour les composants avioniques. Les niveaux de courant g\u00e9n\u00e9r\u00e9s au niveau du fuselage peuvent atteindre plusieurs dizaines de kA et peuvent endommager la structure de l’a\u00e9ronef et \u00e9ventuellement perturber le fonctionnement normal des \u00e9quipements \u00e9lectroniques. En effet, lors d\u2019un \u00e9clair, la structure de l\u2019avion ne se comporte pas comme une cage de Faraday; l’\u00e9nergie \u00e9lectrique est coupl\u00e9e \u00e0 l’\u00e9quipement \u00e9lectronique via les diff\u00e9rents m\u00e9canismes de couplage (effet r\u00e9sistif, capacitif, magn\u00e9tique). Cette derni\u00e8re cons\u00e9quence est appel\u00e9e \u00ab  Lightning Indirect Effet \u00bb (LIE), dont les contraintes sont bien g\u00e9r\u00e9es dans les avions \u00e0 structure m\u00e9tallique (A\/C). Cependant, une forme d’onde induite qui est plus \u00e9nerg\u00e9tique doit \u00eatre prise en compte pour les fuselages en composite carbone (CFRP). Comme on peut le voir sur la figure 1 et le tableau 1, la structure en CFRP est la plupart du temps expos\u00e9e \u00e0 une forme d’onde de courant beaucoup plus lente et plus \u00e9nerg\u00e9tique en raison de la faible conductivit\u00e9 du mat\u00e9riau . Les \u00e9quipements \u00e9lectroniques doivent donc \u00eatre con\u00e7us avec des dispositifs de protection LIE sp\u00e9cifiques. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

La protection commune la plus connue\nest la TVS \u00ab suppresseur de tension transitoire \u00bb. Si les deux c\u00f4t\u00e9s\nd\u2019un circuit sont prot\u00e9g\u00e9s avec une TVS, cette solution induit un courant \u00e9lev\u00e9\ndans les boucles de faisceau avec un risque suppl\u00e9mentaire de couplage entre\nles fils.<\/p>\n\n\n\n

Pour g\u00e9rer la forme d’onde lente\ndans les nouveaux fuselages en CFRP, la m\u00e9thode TVS peut \u00eatre appliqu\u00e9e, mais\nle dispositif de protection jusqu\u2019\u00e0 la WF5A n\u00e9cessitera quatre fois plus de surface\nsur le circuit imprim\u00e9. Au niveau d\u2019un avion, la protection de l\u2019\u00e9quipement est\nun compromis entre l\u2019installation et la robustesse de l\u2019\u00e9quipement. L’impact du\npoids est tout aussi important. Comme le montre la figure 2, pour une\ndissipation de puissance de 27 kW, nous avons besoin d\u2019un dispositif traversant\npour la protection LIE ou de cinq composants de montage en surface (SMD) telle\nque les TVS. Plusieurs autres solutions existent mais ne permettent pas une\n\u00e9conomie de surface.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Le nouveau concept SBM consiste \u00e0 augmenter l’imp\u00e9dance de boucle. Dans ce cas, le courant reste limit\u00e9 et la puissance dissip\u00e9e est faible. Les deux derniers composants illustr\u00e9s figure 2 sont un SBM et une petite TVS; En combinant ces deux composants de petite taille, il est possible de g\u00e9rer les contraintes des \u00e9nergies LIE \u00e9lev\u00e9es et l\u2019encombrement au niveau du circuit imprim\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

Concept du SBM<\/h5>\n\n\n\n

Le SBM a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9 pour\nr\u00e9duire l’\u00e9nergie dissip\u00e9e. Son principe consiste \u00e0 ins\u00e9rer un limiteur de\ncourant dans la boucle compos\u00e9e d’un fil et de deux TVS, comme illustr\u00e9 \u00e0 la\nfigure 3. Dans le cas d\u2019une surtension, la TVS conduit le courant lorsque la\nsurtension d\u00e9passe la tension de maintien. Le SBM en s\u00e9rie limite le courant de\nsurtension \u00e0 une valeur proche de 10A, permettant ainsi l\u2019utilisation de diodes\nTVS de faible puissance pour assurer la protection en tension.<\/p>\n\n\n\n

Une \u00e9tude sur la surface et le volume \u00e9conomis\u00e9 pour la protection d\u2019un calculateur de vol montre que le SBM permet un gain de 20%.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Figure 3. Nouvelle approche bas\u00e9e sur un limiteur de courant pour r\u00e9duire l’\u00e9nergie dissip\u00e9e<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Le DEI 1606 d\u00e9sign\u00e9 par SBM est un composant bidirectionnel pour la limitation de courant utilisant deux transistors JFET  canal N en Silicon Carbide normalement ON. Le sch\u00e9ma de la nouvelle approche est illustr\u00e9 \u00e0 la figure 4. En mode de fonctionnement normal, le SBM agit comme une r\u00e9sistance s\u00e9rie de faible valeur (<1,7\u03a9 pour les JFET) et est con\u00e7u pour fonctionner \u00e0 des courants nominaux atteignant \u00b1 0,45A.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n
Conclusion :<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

L\u2019objectif principal de\nl\u2019utilisation du DEI 1606 est d\u2019am\u00e9liorer la protection foudre au niveau des\ncircuits imprim\u00e9s en limitant l\u2019\u00e9nergie. L\u2019utilisation d\u2019un SBM permet\nd\u2019optimiser un d\u00e9veloppement sans tenir compte de l\u2019endroit o\u00f9 sera install\u00e9\nl\u2019\u00e9quipement dans l\u2019avion. De plus, avec ce type de protection, le gain de\npoids et de surface peut atteindre 20%. Il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 par les essais\nr\u00e9alis\u00e9s que le SBM associ\u00e9 \u00e0 une petite TVS peut prot\u00e9ger les Entr\u00e9es\/Sorties\ncontre des pics de courants importants.<\/p>\n\n\n\n

Les mesures de la protection\nfoudre ont montr\u00e9 que le courant restait inf\u00e9rieur \u00e0 12 A et que les mesures\nBCI qui permet de qualifier la susceptibilit\u00e9 par une injection plus longue\nd\u2019un courant plus faible sont concluantes, car l\u2019int\u00e9gration de ce dispositif n\u2019ajoute\naucune susceptibilit\u00e9 aux \u00e9quipements.<\/p>\n\n\n\n

La soci\u00e9t\u00e9 DEI travaille aussi sur\nl\u2019am\u00e9lioration des performances du SBM en augmentant la puissance nominale et\nen r\u00e9duisant la valeur de la r\u00e9sistance du composant. Cela permettra son\nutilisation pour la protection des alimentations. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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