Da dove provengono le oscillazioni sulla tensione di uscita del mio convertitore buck?

Attualmente sto costruendo un convertitore buck. I suoi parametri principali sono i seguenti:

• Ingresso 24 V.
• Uscita 5 V / 3 A.
• In grado di sostenere grandi correnti transitorie di carico causate dalla commutazione dei LED di potenza (~ 2A)

Ho selezionato un convertitore buck sincrono da TI che si adatta alle mie esigenze in termini di caratteristiche elettriche, pacchetto e costo: il TPS54302 . Il primo prototipo è stato progettato seguendo le raccomandazioni e le formule del foglio dati. Il routing del PCB è stato fatto imitando la scheda di valutazione del convertitore.

Ecco gli schemi e il CAD:

(La scheda a 4 strati, i livelli 2 e 3 sono nascosti. Contengono rispettivamente piano GND e piano di alimentazione)

Ci sono ulteriori impronte di condensatori su questo design per poter testare diverse configurazioni dei componenti.

Quando ho effettivamente testato la scheda, sono rimasto soddisfatto delle caratteristiche principali: efficienza, corrente e tensione di uscita, ondulazione di ingresso e uscita.

Tuttavia, volevo testare la stabilità dell'alimentatore ed è qui che ho iniziato a osservare comportamenti inaspettati. Non ho alcun analizzatore di rete o generatore di segnale disponibile, impedendomi di misurare il margine di fase. Invece, ricerche di google hanno suggerito di misurare le variazioni della tensione di uscita durante l'applicazione di una corrente di carico transitoria (transitorio di ~ 1A con un tempo di salita / discesa <1µs). Fortunatamente, ho un MOSFET che guida un LED di alimentazione sulla mia scheda. Ho dovuto cortocircuitare il LED per generare una corrente transitoria.

Gli schemi sottostanti mostrano la mia configurazione di test in cui MCU_GPIO_1 genera un segnale PWM e MCU_GPIO_2 viene continuamente impostato su un livello elevato.

Come puoi vedere, ci sono oscillazioni significative sulla tensione di uscita quando viene rilasciato il carico corrente. Per comprendere l'origine di queste oscillazioni, ho condotto i seguenti test:

• giocando con il valore del condensatore feed-forward C10
• modifica della configurazione del condensatore di ingresso (più MLCC)
• aggiunta di un tallone di ferrite in serie con l'ingresso a 24 V (al posto del diodo di protezione D2)
• modifica della configurazione del condensatore di uscita (più MLCC o 1 grande condensatore polimerico)

Finora, questi test "ciechi" non mi hanno portato da nessuna parte. Sto cercando nuovi indizi per capire cosa sta succedendo qui, prima di iniziare la seconda serie di prototipi. Quindi, ecco le mie domande:

1. Come posso avere oscillazioni solo sulla versione corrente e non sul disegno corrente?
2. Quale potrebbe essere l'elemento carente qui: il routing? Filtro di ingresso? Altro?

Grazie per l'aiuto :)

PS: questa è la mia prima domanda su StackExchange. Qualsiasi consiglio su come migliorare la forma della mia domanda è il benvenuto :)

EDIT: Andy Aka ha dato le risposte nei commenti: è un problema legato alla cattiva messa a terra della sonda. Questa immagine lo riassume:

Fonte immagine

Non mi sorprenderete a fare di nuovo quell'errore incurante!

Ripetere le misurazioni, ma questa volta collegare la punta della sonda allo stesso punto della clip di terra. Cosa vedi?

Se la tua sonda sta rilevando un segnale direttamente a causa del circuito induttivo che forma, lo vedrai anche quando la punta della sonda si collega direttamente al punto in cui è posizionato il clip di terra.

Grazie per il suggerimento Andy. Ho avvolto un filo attorno al terreno della mia sonda. Quindi ho eseguito lo stesso test. Le oscillazioni sono scomparse! Mi sento così stupido in questo momento per non averlo fatto prima ... Comunque, il mio SMPS funziona correttamente almeno