GALVANIC POTENTIALS - Jacques Dubois

1 Solutions de Blindage lectromagn tique et Management ThermiqueEMI/RFI Shieldingand Thermal Management Solutions1T l : +33 (0) 2 35 92 32 21 Fax : +33 (0) 2 35 91 42 94 Email: me dition blindage des Cables / CABLE SHIELDIng : rubans MeTaLLIQues rb / RB Metallic RiBBons .. 57 sOMIMas .. 59 CabsIL .. 60 CONTENTS introduCtion / InTRODUCTIOn : Le bLIndage eLeCTrOMagneTIQue / electRoMagnetic shielding .. 03 Les MaTerIauX / MateRials .. 11 Les nOrMes / standaRds .. 12 Les COupLes gaLvanIQues / GALVANIC POTENTIALS .. 13 La MIse en uvre / application .. 14 Joints lineaires / LInEAR SEALS : TrIMeT .. 18 TrICaT .. 21 TrICaT CLIpsabLes / clip-on tRicat .. 25 TrIsIL .. 27 TrIsIL Ip .. 29 TIsCaT .. 30 bandes de COnTaCT / contact stRips .. 31 eLasIL .. 47 neOsIL L .. 51 Joints Plats / SHEET gASkETS : neOsIL F .. 52 JOInTs de COnneCTeurs / connectoR gasKets .. 53 TIsMaT .. 55 TrIMas .. 56 CapCeM .. 68 rubMasK .. 69 CeMpaInT .. 70 gLuMeT.

2 71 CeMTape .. 72blindage des ouvertures / ApERTURE SHIELDIng : vussIL / shielded windows .. 61 CeMgLaCe .. 64 sILaIr / honeycoMB .. 65 sILaIr MC .. 676 me edition - 10/09divers / MISCELLAnEOUS :2 T l : +33 (0) 2 35 92 32 21 Fax : +33 (0) 2 35 91 42 94 Email: me ditionABSORBANTS RF & HYPER / RF & MICROWAVE ABSORBERS : CEMABSORB ..73 mANAgEmENT THER miquE / thERMAl MAnAgEMEnt : THERMOSILHEAT ..74 3T l : +33 (0) 2 35 92 32 21 Fax : +33 (0) 2 35 91 42 94 ELECTROMAGNETIC SHIELDINGLa Compatibilit ElectroMagn tique ( ) estl aptitude d un quipement fonctionner dans sonenvironnement lectromagn tique sans treperturb , et sans perturber des quipements voisinsou des services radio- est une n cessit pour le fonctionnementsatisfaisant de tous les syst mes, quipements etsous-ensembles d une installation. Depuis longtemps,elle est impos e par cahier des charges dans toutesles applications militaires, spatiales, le domaine civil, elle est obligatoire en Europedepuis 1996, ainsi que dans bon nombre de paysindustrialis s.

3 Vendre un produit non conforme estill gal et passible de lourdes Compatibility ( ) is the ability ofan equipment to operate in its electromagneticenvironment without being disturbed, and withoutdisturbing neighbour equipments or radio services byElectroMagnetic Interference ( ). is a necessity for a satisfactory performance ofall systems, equipments and sub-assemblies sharing asame site. For long, compliance has beenrequired in the purchasing specifications of all militaryand aerospace equipment. In the civilian world, is a legal, since 1996 mandatory requirementfor any equipment to be marketed in Europe as wellas in most industrialized countries. Selling non-compliant equipment is against the law and canlead to severe CEM : POURQUOI ? COMMENT ?EMC : WHY ? HOW ?Si la est ignor e, ou incorrectement trait e, lescons quences peuvent aller d une simple nuisance une grave interruption de service, voire desdommages s rieux aux biens ou aux personnes.

4 Lessimples g nes sont, par exemple, celles d unparasitage sur la radio, la TV ou un t l phone, un tauxd erreurs excessif sur un bus num rique, un rapportsignal/bruit d grad sur une chaine analogique, desrat s sur un allumage lectronique d automobile, la liste des incidents graves, quimalheureusement s allonge, on peut citer le blocagecomplet d un processus de fabrication industriel, laman uvre involontaire d un pont roulant ou d unrobot dans un hall d usine, l impossibilit de basculerde normal secours le r seau lectrique d un h pitalentier, la destruction d un syst me par les effetsindirects de la foudre, la mise feu inopin e d undispositif pyrotechnique, voire d un missile, , un secteur particulier, l anti-compromission(baptis TEMPEST par les Anglo-Saxons) concerne lad fense contre l espionnage ou le piratage lectronique par la capture de signaux lectromagn tiques, conduits ou rayonn is ignored, or uncorrectly applied,consequences can stretch anywhere from a merenuisance to a severe service interruption, or evenserious damage to installations or to people.

5 Simplenuisances can be, for instance, a discernableinterference on radio, TV or telephone, an excessivebit error rate in a data transmission, a degraded S/Nratio in an analog instrument, misfirings in anautomobile electronic ignition, the list of catastrophic episodes, whichunfortunately is getting longer, we can mention thecrashdown of large industrial process controls, theunwanted maneuvering of a crane or amanufacturing line robot, the aborted switchover of apower distribution to the emergency power source ofan entire hospital, the destruction of a system by theindirect effects of lightning, the unadvertant firing ofelectro-explosive devices, or even missiles, , a very specific domain is electroniceavesdropping (termed TEMPEST by the Anglo-Saxon),where sensitive, confidential data must be protectedfrom unauthorized capture by conducted or radiatedemissions pick-up. GENERALITESGENERALITIESELECTROMAGNETIC SHIELDING4T l : +33 (0) 2 35 92 32 21 Fax : +33 (0) 2 35 91 42 94 Une bonne dicte que chaque quipement nesoit ni perturbateur, ni perturb.

6 Cette cohabitationimplique des pr cautions pour ma triser la fois les missions lectromagn tiques des appareils et leursusceptibilit aux perturbations il n est pas conomiquement ettechniquement r aliste de construire des quipements qui n mettent rien et qui r sistent tout, il existe des r gles, sous forme de limitesstandards, qui permettent de g rer les cohabitationsen fonction des principales cat goriesd limites r gissent :- les missions de signaux ind sirables parconduction et rayonnement,- l immunit des perturbations re ues parconduction et sound understanding dictates that noequipment should be a source, or a victim, ofelectromagnetic disturbances. This cohabitationimplies some precautions to control both theelectromagnetic emissionsof equipments and theirsusceptibility to ambient threats. Since it is notrealistic, technically or economically, to constructequipments which would emit nothing and beresistant to everything, rules have been set, in form ofstandard limits which allow to manage thecohabitation of many equipments in certaincategories of limits are controlling :- the undesired signals emitted by conductionand radiation,- the immunity to received disturbances, byconduction or SOURCESTHE SOURCESLes sources de perturbations lectromagn tiques sontnombreuses.

7 Certaines sont d origine naturelle :foudre et d charges lectrostatiques. Le plus grandnombre est d origine artificielle. Parmi elles, certainesfont in vitablement partie de l environnement, ellessont licites et on ne peut les emp cher de g n rerdes missions HF :- Emetteurs hertziens (radio, TV, radio-navigations, radars, radio-t l phones, ),- Appareils HF industriels, scientifiques oum autres appareils n ont pas pour principe l missiond nergie HF, mais leur fonctionnement en g n rein vitablement :- circuits num riques, ,principalement par leurs horloges,- convertisseurs d coupage, gradateurs etvariateurs de vitesse,- oscillateur local d un r cepteur radio,- allumage des v hicules,- soudure l arc,- tubes d charge (n ons, fluos, flashes),- composants lectrom caniques (relais,moteurs, contacts secs, ). sources are countless. Some areof natural origin, like lightning orelectrostatic discharges.

8 The largest number is ofartificial origin. Among these, someare unavoidable players in our environment,they are licit and cannot be prevented fromgenerating HF :- Radio transmitters of all kinds (broadcasts, TV,radio-navigations, radars, radio-telephones,etc ..),- Industrial, scientific or medical equipmentswhich use HF for their very sources do not intend to transmit HF, but theirfunctionning results in the generation of undesirableHF emissions :- digital circuits, , mostly bytheir fast clocks,- switch-mode power converters, lightdimmers and variable speed drives,- local oscillator in radio receivers tuningcircuit,- engine ignition,- arc welders,- gas discharge tubes,- electromechanical devices (switches,commutators, solenoids, relays, ).ELECTROMAGNETIC SHIELDING5T l : +33 (0) 2 35 92 32 21 Fax : +33 (0) 2 35 91 42 94 POURQUOI UN BLINDAGE ?WHY A SHIELD ?Intuitivement, on con oit qu un quipement enferm dans un caisson m tallique int gral sans la moindrefuite, ne soit ni metteur, ni , ce concept de cage de Faradayquasi-parfaite est rarement indispensable.

9 Pour laplupart des quipements lectroniques, la tre satisfaite gr ce des r alisations deblindage plus l application et l environnement vis s, on peututiliser des techniques de blindage pour :- att nuer le champ lectromagn tique mispar un appareil afin de le rendre conformeaux normes d mission rayonn e,- att nuer le champ lectromagn tiqueambiant re u par les circuits internes del appareil, pour le rendre conforme auxnormes d immunit rayonn e,- r aliser un cran autour d un c blage,- am liorer la continuit lectrique entre lesblindages de c ble et le chassis d unappareil de fa on ce que ces c blesblind s jouent pleinement leur r le,- am liorer la continuit lectrique etl quipotentialit des masses d un syst meou d un site, sans n cessairement viser unconfinement sur six , one might conceive that an equipmentwhich is enclosed in an integral metallic vault,without any leakage, will neither be anemitter or a victim.

10 Hopefully, this conceptof a quasi-perfect Faraday cage is seldomnecessary. For most electronic equipmentsof today, can be achieved with morepractical and modest shielding on the application and the intendedenvironment, shielding techniques can be used for :- reducing the electromagnetic field emittedby an equipment, to make it compliant withthe radiated emission norms,- reducing the ambient electromagneticfield received by the circuits inside anequipment, to make it compliant with theradiated immunity norms,- building a screen around a cable pair orbundle,- improving the electrical continuity betweencable shields and equipment chassis, tofacilitate the shield current circulation andoptimize the shield performance,- improving the electrical continuity andequipotentiality of the different groundreferences, chassis and metallic parts of agiven system or site, without necessarilyresorting to a six-sided ET EFFICACIT D UN BLINDAGESHIELD PERFORMANCE AND EFFICIENCYL orsqu un champ lectromagn tique, valu par sacomposante lectrique Ei, rencontre une barri reconductrice ( )