La fuente / sumidero de corriente constante basada en OpAmp produce una corriente pico alta cuando la tensión de carga se pulsa

La capacitancia de salida del IRFH6200 es de 2.89 nF con 10 voltios desde el drenaje a la fuente. Con cero voltios desde el drenaje a la fuente, esta capacitancia estará en el reino de 10 nF, por lo tanto, cuando aplique el pulso a VL, independientemente de cuánto tiempo o de corto sea el proceso de recuperación del sistema de control, estará aplicando (en efecto) eso. el mismo pulso directamente a RL a través de un condensador que comienza a aproximadamente 10 nF y disminuye a quizás 2 nF cuando se alcanza el pico del pulso.

  

Lo que sucede es que hay una gran corriente pico sin restricciones   fluyendo a través de RL durante aproximadamente 20 µs

El flujo de corriente inicial se debe al capacitor y al hecho de que el MOSFET, antes de la inyección del pulso de voltaje, está encendido debido a los amplificadores operacionales. El tiempo necesario para que el lazo de control se estabilice se reduce a elegir un amplificador operacional más rápido (en parte), pero también se reduce la capacidad de eliminar la carga de la compuerta MOSFET (los controladores de energía generalmente se clasifican en amperios para lograr esto).

La capacidad de la fuente de la compuerta es de aproximadamente 10 nF y un mísero 20 mA de un amplificador operacional reducirá el voltaje de la compuerta a una velocidad de 20 mA / 10 nF = 2 voltios por microsegundo. sólo para apagar el MOSFET.

Algunas cosas te lastiman:

1. Opamp lento. Pero correr uno más rápido también aumenta el riesgo de oscilación.
2. C1: causa retrasos y cambio de fase.
3. El mosfet: capacitancia de compuerta grande.

Lo que sucede es que todo esto no es lo suficientemente rápido como para rastrear la señal de entrada, debido a las razones enumeradas anteriormente.

¿La solución?

1. Tenga una visión real de lo bueno que debería ser su CCS.
2. Cure los males: opamp más rápido con una corriente de salida más alta, c1 más bajo tanto como pueda. Utilice BJT en su lugar, baje el tope de la puerta tanto como pueda, .... Todos ellos corren el riesgo de empujar sus Vccs en una violenta oscilación.
3. Haz un análisis de CA en tu amplificador. Asegúrese de que no oscile y afine los parámetros para ver dónde está el sobre.

Usar un opamp puede ser difícil.

Piensa en lo que sucede:

El problema es que cuando VL es cero, la corriente no puede fluir. Los opamps y el bucle de realimentación intentan hacer que la corriente fluya, por lo que opamp U3 producirá el voltaje de salida más alto que pueda (cerca de + 15V) y lo enviará a la puerta de M1. Así que M1 está completamente encendido.

Luego aplica VL, M1 está completamente activado, por lo que puede fluir una corriente muy grande, limitada solo por el Rdson de M1, RL y Rs. El bucle necesita algo de tiempo para disminuir el voltaje de la compuerta de M1 tanto que limitará la corriente.

Creo que la alta corriente máxima puede y será un problema si no todo está diseñado para ello. Podría agregar una resistencia en serie con el drenaje de M1, convertirlo en el valor más alto que aún permitirá que fluya la corriente deseada y permitir una cierta caída de voltaje en M1.