Academic literature on the topic 'Systèmes électroniques – Fiabilité'

Cet article présente une maquette pédagogique analogique polyvalente permettant l’observation, la compréhension et la mise en œuvre de boucles de régulation pour l’électronique de puissance et la commande de machine à courant continu. Cette maquette est utilisée en Travaux Pratiques mais aussi en projet pour les Master EEA première et deuxième année, principalement dans le parcours Energie Electrique, Environnement et Fiabilité des systèmes (3EFS) du département EEA de l’Université de Montpellier. L’objectif pédagogique est la compréhension des systèmes régulés ou asservis en manipulant une maquette où les correcteurs peuvent être réglés avec des composants sur supports. L’utilisation de l’oscilloscope, l’étude des chaînes instrumentales (capteur plus filtre), l’étude statique et dynamique d’un convertisseur en électronique de puissance sont des manipulations très constructives pour les étudiants. Nous présenterons ici comme application de cette carte analogique l‘étude de la régulation d’une machine à courant continu à aimant.

Contexte. Les systèmes d’aide à la décision médicale (SADM) suscitent un intérêt de santé publique dans l’objectif d’améliorer la qualité, la sécurité et l’efficience des soins. Objectif. Identifier et décrire les caractéristiques des SADM évalués en conditions réelles d’utilisation en soins primaires. Méthodes. Revue systématique des caractéristiques des SADM à partir d’une grille élaborée à cet effet, puis regroupées selon quatre dimensions : informations générales, cibles, base de connaissances et interface. Résultats. Au total, 48 articles décrivant 45 SADM ont été inclus. Ces SADM ont été principalement développés (40 %) et utilisés (38 %) aux États-Unis, dont 35 % ont été commercialisés. Les principaux utilisateurs étaient les médecins généralistes (82 %) puis les infirmiers (49 %). Les SADM visaient des procédures de soins préventives (60 %), thérapeutiques (44 %), de suivi (27 %), ou enfin diagnostiques (18 %). Dans 30 % des cas, le SADM proposait un support à la prise de décision partagée avec le patient, et dans 70 % des cas un lien direct pour accéder aux sources des préconisations. Les SADM étaient le plus souvent au moins partiellement intégrés dans le dossier médical électronique (63 %) et fonctionnaient principalement sur un mode passif (64 %), non interruptif (75 %) et « pull » (98 %). Les informations étaient recueillies durant la consultation avec 96 % des SADM, et une double saisie était nécessaire dans 44 % des cas. Conclusion. Cette revue systématique décrit les caractéristiques des SADM évalués en soins primaires dans une perspective pratique, à travers leurs modalités d’intégration dans le flux de travail du praticien et les procédures ou problèmes de santé ciblés. Elle montre une description insuffisante des caractéristiques de fiabilité des préconisations du SADM, comme la mention de leur niveau de preuve. Le potentiel des SADM à faciliter la décision partagée entre professionnels et patients est peu documenté.

Mise au point de methodes, utilisant aussi bien l'analyse theorique, que la simulation ou les essais, permettant de determiner le comportement des convertisseurs statiques en regime perturbe, notamment en vue d'ameliorer leur fiabilite au niveau de la conception

Ce travail se situe dans le cadre des études de fiabilité de systèmes complexes à l'aide de simulations électroniques. La complexité des systèmes industriels modernes nécessite de disposer d'outils rapides et conviviaux permettant de modéliser ces systèmes et de les analyser afin de déterminer leurs points faibles, la valeur de leur probabilité de défaillance, leur sensibilité par rapport à la défaillance de leurs composants élémentaires. La recherche entreprise a conduit au développement du prototype d'un nouveau simulateur entièrement configurable par ordinateur présentant des performances en vitesse au moins égales à celles des simulateurs cables existants (ESCAF), mais ne nécessitant plus d'opérations manuelles de cablage de la simulation. Le prototype, périphérique d'un micro-ordinateur, est considéré comme un coprocesseur de fiabilité. Ses capacités de traitement ont été étendues par rapport à celles des outils comparables existants, notamment dans le traitement des défaillances de cause commune.

Les vibrations aléatoires sont les sollicitations les plus représentatives à celles qui se trouvent dans l'environnement réel. Elles sont souvent rencontrées dans l'environnement de fonctionnement automobile, aéronautique, spatial, ferroviaire et d'autres. La particularité des vibrations aléatoires est l'utilisation de son analyse par fatigue. Grâce aux propriétés statistiques des signaux aléatoires que les méthodes spectrales permettent d'estimer la moyenne du dommage d'une façon efficace et économique mais avec certaines limitations. Une étude numérique sur un système électronique embarqué accompagnée des essais expérimentaux ont été mis en place dans cette thèse pour présenter une démarche complète d'une analyse spectrale des vibrations aléatoires. Une modélisation par éléments finis a été réalisée ainsi qu'une technique du 'zoom structural' en analyse spectrale des vibrations aléatoires a été proposée dans ce travail avec la présentation des équations de cette technique. Une application numérique a montré la validité de la technique proposée en appliquant une étude de l'endommagement par fatigue par l'approche temporelle et par l'approche spectrale. Les résultats numériques de cette application mènent à une estimation d'un temps à l'initiation de la fissure très proche du temps de défaillance observé dans les résultats des essais expérimentaux. Cette technique montre la performance et l'efficacité des méthodes spectrales dans l'estimation du dommage par fatigue aléatoire. Une étude de l'optimisation d'un système soumis aux sollicitations aléatoires a été développée. L'objectif de cette étude est de rechercher la conception optimale du système soumis aux vibrations aléatoires en posant des limitations sur le dommage qui en résulte. Ce dommage estimé par les méthodes spectrales de Dirlik et de Single Moment ne doit pas dépasser un dommage cible pour assurer la fiabilité du système étudié
Random vibrations are the most representative excitations that can be found in the real environment. They are often encountered in the automotive, aeronautical, space, railway and other operating environments. The special feature of the random vibrations is their important role in damage fatigue analysis. The spectral methods allow to estimate efficiently and economically the mean of the damage using the statistical properties of the random signals. A numerical study on an embedded electronic system with experimental tests was set up in this thesis to present a complete spectral analysis of random vibrations methodology. A finite element model was performed as well as submodelling technique in spectral analysis of random vibrations with associated equations was proposed in this work. A numerical application has shown the validity of the proposed technique by applying the fatigue damage study using the time-domain approach and the spectral approach. The numerical results of this application lead to the estimation of a crack initiation time very close to the failure time observed in the experimental tests. This technique shows the performance and efficiency of spectral methods in the estimation of random fatigue damage. The optimization of a system subjected to random excitations has been developed in this work. The objective of this study is to retrieve the optimal design of the system subjected to random vibrations with limitations on the resulting damage. This damage estimated by Dirlik and Single Moment spectral methods must not exceed defined target damage in order to insure the reliability of the studied system

Aujourd’hui, les exigences croissantes en termes de compétitivité requièrent la conception de systèmes électronique de puissance ayant un encombrement minimal tout en gardant une bonne fiabilité. La combinaison de ces deux caractéristiques est absolument requise au niveau d’un système aussi bien qu’au niveau d’un composant. On cite notamment le cas des condensateurs d’aluminium à électrolyte liquide, qui sont largement utilisés comme réservoir de stockage de l’énergie électrostatique. Cette fonction est nécessaire dans les systèmes électroniques de puissance pour fournir l’énergie aux différentes parties à chaque appel de courant. D’après la littérature, l’étude et l’évaluation de la fiabilité de ces systèmes reposent fortement sur celle des condensateurs d’aluminium à électrolyte liquide ainsi que sur d’autres composants identifiés comme critiques (Transistors MOS de découpage, isolants dans les transformateurs, …etc.). Le premier chapitre débute par une présentation de la technologie des condensateurs est détaillée en indiquant les différents paramètres qui les caractérisent et les différents travaux réalisés dans la littéraire sur l’étude et l’évaluation de la fiabilité de ces composants. Dans le deuxième chapitre, les essais de vieillissement sont élaborés en se basant sur le profil de mission du système. Ensuite, les évolutions des caractéristiques ayant une dégradation significative sont modélisées. Le troisième chapitre porte sur la caractérisation physico-chimique du condensateur afin de comprendre et expliquer les modes de défaillance enregistré pendant les essais de vieillissement. Le dernier chapitre est consacré à la réalisation des essais de vieillissement sur système simulant la dissipation de la chaleur des composants adjacents aux condensateurs. Des mesures électriques sont faites en temps réel afin de superviser la tension à leurs bornes. Enfin, un essai de stress mécanique est réalisé afin de permettre d’évaluer l’impact des vibrations sur la connectique des condensateurs neufs et vieillis
Today, the increasing demands in terms of competitiveness require the design of electronic power systems having a minimal bulk while maintaining a good reliability. The combination of these two features is required at a system level as well as at a component level. It is particularly the case of liquid electrolyte aluminum capacitors, which are widely used as storage tanks forelectrostatic energy. This function is necessary in electronic power systems to provide energy to the different parts with each current draw. According to the literature, the study and the evaluation of the reliability of these systems rely heavily on that of liquid electrolyte aluminum capacitors as well as on other components identified as critical (MOS switching transistors, insulators in transformers, etc.). The first chapter begins with a detailed presentation of the technology of capacitors by indicating the various parameters that characterize them and the different work done in the literary on the study and evaluation of the reliability of these components. In the second chapter, aging tests are developed based on the mission profile of the system. Then, the evolutions of characteristics having a significant degradation are modeled. The third chapter deals with the physico-chemical characterization of the capacitor in order to understand and to explain the failure modes recorded during the aging tests. The last chapter is devoted to performing aging tests on a system which is simulating the heat dissipation of components adjacent to capacitors. Electrical measurements are realized in real time to monitor the voltage at their terminals. Finally, a mechanical stress test is carried out to evaluate the impact of vibrations on the connection of new and aged capacitors

Ce memoire presente des travaux et resultats concernant la caracterisation, la formalisation et la modelisation des interactions entre composants materiels et logiciels de systemes tolerants aux fautes, aussi bien sur le plan theorique que sur le plan pratique. Chaque composant materiel ou logiciel est modelise par un reseau de petri stochastique generalise appele reseau de composant. Les interactions entre ces composants sont modelisees par des reseaux de petri stochastiques generalises appeles reseaux de dependances, construits a partir de regles de constructions rigoureuses definies de facon formelle. Une methode efficace et rapide de construction des modeles de plusieurs architectures d'un systeme tolerant aux fautes est ensuite proposee. Cette methode basee sur la reutilisation consiste a representer chaque architecture par un modele de haut-niveau, appele modele-bloc, compose de blocs de composants et de blocs de dependances. Les blocs sont generiques et reutilisables d'une architecture a l'autre. Chaque bloc est ensuite remplace par un reseau de composant ou de dependance construit d'apres le formalisme defini lors de la formalisation des interactions. Cette methode de modelisation est appliquee a l'evaluation comparative de la surete de fonctionnement de dix-sept architectures possibles pour le systeme de controle de la navigation aerienne. Ces evaluations permettent de choisir une architecture optimale pour la disponibilite de la future version de ce systeme

Les circuits intégrés ne sont pas à l'abri d'interférences naturelles ou malveillantes qui peuvent provoquer des fautes transitoires conduisant à des erreurs (Soft errors) et potentiellement à un comportement erroné. Ceci doit être maîtrisé surtout dans le cas des systèmes critiques qui imposent des contraintes de sûreté et/ou de sécurité. Pour optimiser les stratégies de protection de tels systèmes, il est fondamental d'identifier les éléments les plus critiques. L'évaluation de la criticité de chaque bloc permet de limiter les protections aux blocs les plus sensibles. Cette thèse a pour objectif de proposer des approches permettant d'analyser, tôt dans le flot de conception, la robustesse d'un système numérique. Le critère clé utilisé est la durée de vie des données stockées dans les registres, pour une application donnée. Dans le cas des systèmes à base de microprocesseur, une approche analytique a été développée et validée autour d'un microprocesseur SparcV8 (LEON3). Celle-ci repose sur une nouvelle méthodologie permettant de raffiner les évaluations de criticité des registres. Ensuite, une approche complémentaire et plus générique a été mise en place pour calculer la criticité des différents points mémoires à partir d'une description synthétisable. L'outil mettant en œuvre cette approche a été éprouvé sur des systèmes significatifs tels que des accélérateurs matériels de chiffrement et un système matériel/logiciel basé sur le processeur LEON3. Des campagnes d'injection de fautes ont permis de valider les deux approches proposées dans cette thèse. En outre, ces approches se caractérisent par leur généralité, leur efficacité en termes de précision et de rapidité, ainsi que leur faible coût de mise en œuvre et leur capacité à ré-exploiter les environnements de validation fonctionnelle
Integrated circuits are not immune to natural or malicious interferences that may cause transient faults which lead to errors (soft errors) and potentially to wrong behavior. This must be mastered particularly in the case of critical systems which impose safety and/or security constraints. To optimize protection strategies of such systems, it is essential to identify the most critical elements. The assessment of the criticality of each block allows limiting the protection to the most sensitive blocks. This thesis aims at proposing approaches in order to analyze, early in the design flow, the robustness of a digital system. The key criterion used is the lifetime of data stored in the registers for a given application. In the case of microprocessor-based systems, an analytical approach has been developed and validated on a SparcV8 microprocessor (LEON3). This approach is based on a new methodology to refine assessments of registers criticality. Then a more generic and complementary approach was implemented to compute the criticality of all flip-flops from a synthesizable description. The tool implementing this approach was tested on significant systems such as hardware crypto accelerators and a hardware/software system based on the LEON3 processor. Fault injection campaigns have validated the two approaches proposed in this thesis. In addition, these approaches are characterized by their generality, their efficiency in terms of accuracy and speed and a low-cost implementation. Another benefit is also their ability to re-use the functional verification environments

Certains dysfonctionnements du système de pilotage des fonctions véhicule qui peuvent être observés ou qui sont redoutés actuellement peuvent avoir pour origine l'incomplétude de leurs spécifications. Par complétude de la spécification d'un système, on entend couverture de la réalisation de ce système vis-à-vis de toutes les valeurs possibles de ses entrées en tout état. Obtenir cette complétude garantit la robustesse de la solution vis-à-vis de l'occurrence d'évènements rares ou inobservés et qui résultent de combinaisons de circonstances qu'il était quasi-impossible à envisager lors de l'établissement du cahier des charges. Ces cas surviennent particulièrement lors de la réutilisation de fonctionnalités dans des versions différentes d'une gamme de véhicules, ou lors de la construction de prestations inter-systèmes émettant de nouvelles séquences de signaux aux fonctionnalités qu'elles associent. La contribution de notre thèse est de proposer une démarche et un outil qui permettent d'identifier, dès la conception d'un système, toutes les situations qui peuvent produire des dysfonctionnements ayant comme origine l'incomplétude de ses spécifications, et ce sur la base d'une modélisation à états finis du comportement de ce système et de l'abstraction booléenne de ses valeurs d'entrées et sorties. Dans le cadre de cette démarche, notre contribution porte sur le développement d'une technique d'analyse de la complétude ainsi que d'une technique de réalisation de la consistance de la spécification.

La premiere etape de la methode a permis d'etudier d'une part le systeme et son environnement et d'autre part les differents types de defaillances survenues et les differents types d'erreurs contenues dans le logiciel. La quasi proportionnalite entre nombre d'erreurs contenues dans un composant et volume de ce composant (resultat obtenu dans plusieurs publications recentes) est confirmee. La seconde etape de la methode consiste a realiser un pre-traitement des donnees collectees, puis a appliquer certains modeles de fiabilite du logiciel. Le pre-traitement des donnees a mis en evidence differentes tendances dans les donnees collectees. On a pu remarquer notamment une constance de fiabilite durant une longue periode pour terminer avec une tres forte croissance intervenant durant le debut de la vie operationnelle du logiciel. Plusieurs modeles de croissance de fiabilite ont ete appliques ; parmi eux, le modele hyperexponentiel a ete utilise pour estimer les taux de defaillance en vie operationnnelle du logiciel global et selon les differents modes de defaillances. Une verification de coherence d'un modele structurel a enfin ete realisee

Aujourd'hui, les exigences des équipements d'électronique de puissance sont fortes, tant sur le plan des performances que sur celui de la qualité et de la fiabilité. Paradoxalement, les coûts doivent être de plus en plus réduits pour répondre aux lois du marché. Pour satisfaire à son attente de fiabilité et de performances bon marché, de nombreux composants très standard sont développés. Par contre, la réalisation de produits spécifiques se heurte au dilemme suivant : soit on fait produire les composants spéciaux, avec les problèmes de délai, de surcoût et éventuellement de qualité et de fiabilité, soit on utilise des composants standard dans une typologie adaptée. C'est cette dernière façon innovante de concevoir l'électronique de puissance qu'a adoptée le CEA de Pierrelatte pour le développement de ces convertisseurs impulsionnels haute tension. La technique consiste à utiliser des composants de grande série couramment utilisés et à les associer en grand nombre. Les structures matricielles réalisées constituent des macro interrupteurs haute tension où les paramètres électriques se répartissent entre les composants pilotés de façon synchronisée. Cette étude porte sur la fiabilité de ces structures. Elle a permis de mettre en évidence l'aspect fiabilisant des associations matricielles de MOSFETs
Nowadays, power electronic equipment requirements are important, concerning performances, quality and reliability. On the other hand, costs have to be reduced in order to satisfy market rules. To provide cheap, reliability and performances, many standards components with mass production are developed. But the construction of specific products must be considered following these two different points : on one hand you can produce specific components, with delay, overcost problems and eventuality quality and reliability problems, in the other hand you can use standard components in an adapted topology. The CEA of Pierrelatte has adopted this last technique of power electronic conception for the development of these high voltage pulsed power converters. The technique consists in using standard components and to associate them in series and in parallel. The matrix constitutes high voltage macro-switch where electrical parameters are distributed between the syncchronized components. This study deals with the reliability of these structures. It brings up the high reliability aspect of MOSFETs matrix associations