CEM d’une carte électronique : TVS, ferrites et filtrage pour passer les essais

La compatibilité électromagnétique (CEM) d’une carte électronique, c’est sa capacité à fonctionner normalement au milieu des perturbations électriques sans en créer elle-même au point de gêner les autres appareils. Pour passer les essais CEM, on combine trois familles de solutions : des diodes TVS pour absorber les surtensions, des ferrites et des filtres pour bloquer les parasites haute fréquence, et un routage PCB propre avec un bon plan de masse.

Votre carte marche sur le bureau, mais redémarre dès qu’un moteur démarre à côté, ou échoue au premier essai de décharge électrostatique ? C’est un grand classique. La plupart des problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM) se règlent avec des principes simples, à condition d’y penser dès le schéma. Ce guide explique ce que l’on teste, pourquoi ça casse et quels composants placer où.

Compatibilité électromagnétique (CEM) : de quoi parle-t-on ?

Tout circuit fait circuler des courants qui changent très vite : ils rayonnent comme une petite antenne et voyagent le long des câbles. À l’inverse, votre carte reçoit des perturbations de l’extérieur : un doigt chargé d’électricité statique, un relais qui coupe une bobine, la foudre sur le réseau. La compatibilité électromagnétique regarde donc les deux sens.

Émissions : ce que votre carte envoie

Les émissions sont les parasites que votre carte produit. On distingue les émissions conduites, qui repartent par le câble d’alimentation, et les émissions rayonnées, qui partent dans l’air. Pour les appareils multimédias et informatiques, la norme CISPR 32 (EN 55032 en Europe) mesure les émissions conduites de 150 kHz à 30 MHz et les émissions rayonnées à partir de 30 MHz. Elle prévoit une classe A pour les environnements professionnels et une classe B, plus sévère, pour les environnements résidentiels.

Immunité : ce que votre carte doit supporter

L’immunité (on dit aussi susceptibilité), c’est la capacité de la carte à continuer de fonctionner quand on l’agresse. Le résultat n’est pas seulement « marche » ou « casse » : les normes définissent des critères de performance, par exemple un fonctionnement normal pendant l’essai, ou une perte temporaire de fonction qui revient toute seule. Un redémarrage qui demande une intervention humaine est généralement un échec.

Les essais CEM les plus courants

Les essais d’immunité viennent surtout de la série IEC 61000-4. Le niveau dépend de la norme produit ou générique qui vous concerne : un équipement industriel est testé plus fort qu’un appareil domestique.

Essai	Ce qu’il simule	Forme typique	Ce qui protège
IEC 61000-4-2 (ESD)	Décharge électrostatique d’un doigt ou d’un outil	Front très raide, de l’ordre de la nanoseconde ; essai au contact et dans l’air	TVS au connecteur, boîtier, masse bien reliée
IEC 61000-4-4 (burst)	Salves de parasites quand on coupe une charge inductive (relais, contacteur)	Impulsions 5/50 ns répétées en salves	Filtrage, ferrites, condensateurs, routage
IEC 61000-4-5 (surge)	Onde de choc due à la foudre ou aux manœuvres sur le réseau	Onde 1,2/50 µs en tension, 8/20 µs en courant	TVS de puissance, varistance, fusible
IEC 61000-4-3 et 4-6	Champ radio rayonné ou injecté sur les câbles	Signal radiofréquence modulé	Filtrage des entrées, plan de masse
CISPR 32 / EN 55032	Émissions conduites et rayonnées	Mesure au récepteur ou à l’analyseur	Filtrage, ferrites, découplage, routage

Pour l’ESD, la norme IEC 61000-4-2 définit quatre niveaux, de ±2 kV à ±8 kV au contact et de ±2 kV à ±15 kV dans l’air. À titre d’exemple, la norme générique d’immunité pour l’industrie (IEC 61000-6-2) demande ±4 kV au contact et ±8 kV dans l’air. Pour le burst et le surge, les niveaux vont de 0,5 kV à 4 kV selon la sévérité choisie. Vérifiez toujours les niveaux exacts dans la norme qui s’applique à votre produit.

Diodes TVS : protéger la carte contre les surtensions

Une diode TVS (Transient Voltage Suppressor) se place entre la ligne à protéger et la masse. En temps normal, elle ne laisse passer qu’un petit courant de fuite. Dès qu’un pic dépasse son seuil, elle conduit très vite et dévie le courant vers la masse : elle « écrête » la tension avant qu’elle n’atteigne vos composants.

Les trois valeurs à lire sur la fiche

• Tension de veille (VRWM) : la tension que la diode supporte en permanence sans conduire. Elle doit être égale ou un peu supérieure à la tension maximale normale de votre ligne.
• Tension d’écrêtage (VC) : la tension qui reste sur la ligne pendant le choc, au courant indiqué par la fiche. Elle doit rester sous la tension maximale que vos composants acceptent.
• Puissance crête (PPP) : l’énergie qu’elle encaisse sur une impulsion normalisée, souvent donnée en 10/1000 µs. Plus le boîtier est gros, plus elle est élevée.

Unidirectionnelle ou bidirectionnelle ?

Une TVS unidirectionnelle (suffixe A) convient à une alimentation continue : la cathode, marquée d’une barre, va vers le +. Une TVS bidirectionnelle (suffixe CA) protège dans les deux sens : pratique sur un signal ou un bus qui peut devenir négatif, et impossible à monter à l’envers.

Quelle TVS pour quelle ligne ?

Ligne à protéger	Exemple de TVS	Valeurs de la fiche produit
Ligne 5 V ou signal	diode TVS SMBJ8.5CA (8,5 V, bidirectionnelle)	Veille 8,5 V, écrêtage 14,4 V, boîtier SMB
Alimentation 12 V	diode TVS SMBJ18A (18 V, 600 W)	Veille 18 V, écrêtage 29,2 V, 600 W crête (10/1000 µs), boîtier SMB
Alimentation 24 V	diode TVS SMCJ30A (30 V, 1500 W)	Veille 30 V, claquage 33,3 à 36,8 V, écrêtage max 48,4 V, 1500 W crête (10/1000 µs), boîtier SMC

La règle de placement est simple : au plus près du connecteur, avec une liaison vers la masse la plus courte et la plus large possible. Une TVS placée loin, au bout d’une longue piste fine, laisse le choc entrer dans la carte avant d’agir. Sur une entrée exposée au surge, on ajoute souvent un fusible ou une résistance en série pour que la TVS ne soit pas seule à encaisser toute l’énergie. Pour un exemple concret sur une entrée industrielle, lisez notre article sur l’alimentation 24 V sur rail DIN.

Ferrites : bloquer les parasites haute fréquence

Une perle de ferrite (ferrite bead) est une petite pièce en matériau magnétique traversée par la piste ou le fil. En continu, elle se comporte presque comme un fil. En haute fréquence, elle devient une résistance qui transforme les parasites en un peu de chaleur : l’alimentation passe, le bruit est freiné.

Lire une fiche de ferrite

• L’impédance à 100 MHz : c’est la valeur affichée dans le nom (120 Ω, 600 Ω…). Plus elle est grande, plus la ferrite freine les parasites autour de cette fréquence.
• Le courant nominal : il doit dépasser le courant de votre ligne, avec de la marge. Attention, l’impédance baisse quand le courant continu augmente.
• La résistance en continu (DCR) : elle crée une petite chute de tension, à vérifier sur les lignes qui consomment beaucoup.

Deux exemples en boîtier CMS : la perle de ferrite Murata BLM18PG121SZ1D (120 Ω, 1 A, 0603), avec une résistance continue de 0,05 Ω d’après sa fiche, pour filtrer l’alimentation d’un microcontrôleur ou d’un capteur ; et la perle de ferrite TDK MPZ2012S601AT000 (600 Ω, 2 A, 0805), avec 600 Ω ±25 % à 100 MHz et 100 mΩ maximum en continu, quand il faut plus de courant et plus d’atténuation. Retrouvez d’autres références dans notre rayon inductances et ferrites.

Et la ferrite sur le câble ?

La grosse ferrite clipsée sur un câble USB ou d’alimentation (comme sur la plupart des chargeurs d’ordinateur portable) agit sur les courants parasites qui circulent dans le même sens sur tous les fils du câble, ce qu’on appelle le mode commun. Elle aide souvent à réduire les émissions rayonnées par le câble. Mais c’est un pansement : mieux vaut traiter le problème sur la carte, là où il naît.

Filtrage LC et condensateurs de découplage

Une ferrite seule ne suffit pas : il faut aussi offrir aux parasites un chemin court vers la masse. C’est le rôle des condensateurs. Associés à une ferrite ou à une inductance, ils forment un filtre.

Le découplage, au pied de chaque circuit

Chaque circuit intégré tire des pointes de courant très brèves à chaque front d’horloge. Le condensateur de découplage, placé au plus près de la broche d’alimentation, fournit ces pointes localement au lieu de les faire venir de loin par les pistes. La pratique la plus répandue est un condensateur céramique de 100 nF par broche d’alimentation, plus un condensateur de plus grande valeur (quelques µF) par zone de la carte. La fiche technique du circuit indique souvent les valeurs recommandées : suivez-la en priorité. Vous trouverez ces valeurs dans notre rayon condensateurs.

Le filtre en Pi sur une entrée d’alimentation

Sur une entrée d’alimentation ou l’alimentation d’une partie sensible (ADC, radio), un montage classique est le filtre en Pi : un condensateur, puis la ferrite en série, puis un second condensateur. Le premier condensateur renvoie le bruit vers la masse, la ferrite le freine, le second nettoie ce qui reste. Une précaution : une ferrite et un condensateur peuvent résonner ensemble à une certaine fréquence et amplifier le bruit au lieu de l’atténuer. Si vous voyez un pic suspect à la mesure, ajoutez un peu d’amortissement, par exemple un condensateur de découplage avec une résistance série, ou changez de valeur.

Routage PCB et plan de masse : la base de la CEM

Une carte mal routée reste bruyante, même avec des filtres. La raison est simple : en haute fréquence, le courant revient vers sa source juste sous la piste, par le chemin qui forme la boucle la plus petite. Si ce chemin est coupé, la boucle grandit et se met à rayonner comme une antenne.

• Un plan de masse continu : sur une carte 4 couches, consacrez une couche entière à la masse. Sur une carte 2 couches, gardez une face la plus pleine possible.
• Pas de fente sous les signaux rapides : une piste d’horloge qui traverse une coupure du plan de masse est un émetteur garanti.
• Des boucles courtes : régulateur, inductance et condensateurs d’un convertisseur à découpage doivent être serrés les uns contre les autres.
• Les signaux rapides loin des bords et des connecteurs : tout ce qui sort par un câble peut emporter du bruit.
• Des fronts moins raides quand c’est possible : une résistance série de quelques dizaines d’ohms sur une horloge ou un bus rapide adoucit les fronts et réduit les émissions.
• Les connecteurs regroupés sur un même bord : les courants parasites entrent et sortent du même côté, sans traverser toute la carte.

Pour revoir les bases du placement et du routage, voyez notre guide pour designer une carte PCB. Les bus de terrain demandent aussi un câblage soigné : terminaisons, paires torsadées et blindage sont expliqués dans nos articles sur le Modbus RTU sur RS485 et sur le CAN classique et CAN FD.

Préparer les essais de compatibilité électromagnétique (CEM) sans mauvaise surprise

Une journée en laboratoire accrédité coûte cher : des pré-essais chez soi sont vite rentables. Une sonde de champ proche reliée à un analyseur de spectre montre les zones qui rayonnent le plus. Un RSIL (réseau stabilisateur d’impédance de ligne) permet d’observer les émissions conduites. Un pistolet ESD vérifie que la carte ne redémarre pas quand on touche le boîtier ou les connecteurs. Cela ne remplace pas l’essai officiel, mais évite d’y arriver à l’aveugle. Pour organiser vos mesures, inspirez-vous de notre article sur le banc de test pour carte électronique et de notre guide pour tester une carte électronique.

Check-list CEM en 7 réflexes avant les essais

1. Chaque entrée et sortie qui va vers un câble a sa protection (TVS adaptée à la tension de la ligne) placée au connecteur.
2. Les alimentations d’entrée ont un filtre (condensateurs + ferrite ou inductance) et, si besoin, un fusible.
3. Chaque circuit intégré a ses condensateurs de découplage au pied de ses broches d’alimentation.
4. Le plan de masse est continu, sans fente sous les signaux rapides.
5. Les boucles de courant des convertisseurs à découpage sont les plus petites possible.
6. Le logiciel sait se relancer proprement : chien de garde (watchdog) activé, entrées lues plusieurs fois avant d’agir.
7. Un pré-essai a été fait : sonde de champ proche, ESD sur les points accessibles, essai avec les vrais câbles et la vraie alimentation.

Les composants CEM cités dans ce guide

Voici les prix affichés sur djenni.ma au 10 novembre 2026 pour les composants de ce guide (ils peuvent évoluer, la fiche produit fait foi) :

Produit	Rôle	Prix
diode TVS SMBJ8.5CA (8,5 V, bidirectionnelle)	Protection d’une ligne 5 V ou d’un signal	11 Dhs
diode TVS SMBJ18A (18 V, 600 W)	Protection d’une alimentation 12 V	10 Dhs
diode TVS SMCJ30A (30 V, 1500 W)	Protection d’une alimentation 24 V	20,03 Dhs
perle de ferrite Murata BLM18PG121SZ1D (120 Ω, 1 A, 0603)	Filtrage de l’alimentation d’un circuit (jusqu’à 1 A)	2 Dhs
perle de ferrite TDK MPZ2012S601AT000 (600 Ω, 2 A, 0805)	Filtrage plus fort, jusqu’à 2 A	1,51 Dhs

En résumé, la compatibilité électromagnétique (CEM) se gagne surtout à la conception : protéger les entrées, filtrer les alimentations, soigner la masse, puis vérifier avant le laboratoire. Retrouvez aussi nos rayons diodes et composants passifs. Pour une série de cartes, une nomenclature complète ou une référence précise, faites une demande de devis ou passez par le sourcing sur demande.

Questions fréquentes sur la CEM des cartes électroniques

Photo de couverture : chambre anéchoïque pour essais de compatibilité électromagnétique (Nemko, Norvège), par Grethe Spongsveen, Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 4.0, recadrée et redimensionnée.