Necesita ayuda con la opción OpAmp y FET para un VCVS

Quiero construir una fuente de voltaje controlada por voltaje que suministre energía a una carga resistiva ($1.67\,\Omega$,$\approx$ $7\,\mathrm{A}$@$12\,\mathrm{V}$). La disipación de la carga se calculará a partir de las mediciones de caída de voltaje y corriente mediante un sistema de control que ajusta el voltaje del VCVS con una salida DAC ($V_2$).

Adapté un circuito que encontré en línea ( ver la primera imagen aquí ) a mi aplicación:

El FET de canal N original fue reemplazado por un FET de canal P porque puedo acercarme a V1 con eso. Elegí el IRFP9140 para corriente máxima, baja$R_{DS,on}$, clasificación de alta potencia y estuche fácil de usar: puedo conectarlo a un disipador de calor. A medida que el voltaje de control pasa de$0$a$5\,\mathrm{V}$, la disipación máxima esperada en Q1 es de aproximadamente$22\,\mathrm{W}$para$V_2 = 2.5\,\mathrm{V}$.

El voltaje de salida se reduce al rango DAC por R2 y R3 y se alimenta al OpAmp, que emite el voltaje de puerta de Q1. Así que tuve que elegir un OpAmp y terminé con el LT1218 . Básicamente revisé la lista de modelos disponibles en LTspice y este se ajustaba a mi voltaje de suministro ($V_1 =+12\,\mathrm{V}$) y tiene entradas y salidas de riel a riel. Probablemente hay mejores opciones.

No estoy seguro si R4 es necesario. Lo he visto en muchos circuitos y la gente parece incluirlo para limitar la corriente de salida de OpAmp.

¿Parece razonable este circuito dado que

• No necesito una salida de alta precisión (esto es parte de un sistema de control que ajusta$V_2$a sus necesidades);
• la eficiencia no importa;
• el tamaño no importa, puede ser una PCB grande;
• lo mismo para la refrigeración, incluida la adición de un ventilador;
• Necesito varios de estos;
• el circuito debe ser fácil de construir y probar;
• Puedo reemplazar R1 con un valor mayor cuando la disipación máxima deseada en R1 es menor que en el circuito que se muestra.

Este es mi primer intento de usar un OpAmp en un circuito real, y nunca he usado un transistor para otra cosa que no sea encender y apagar una carga. Estoy muy contento con los consejos sobre ambos componentes.

Editar

Como se sugiere en los comentarios, simulé un paso en VC (V2 en la imagen de arriba) de 0 a 3 V y el resultado es bastante decepcionante:

El resultado:

Entonces, antes que nada, el voltaje de salida necesita algo de tiempo hasta que alcance un valor limitado por Q1.$R_{DS,on}$y luego cae a aproximadamente el valor deseado ($12*3/5=7.2\,\mathrm{V}$), pero columpios. El sobreimpulso inicial podría no ser realmente un problema en la aplicación real; lo que más me preocupa es el hecho de que no sé por qué sucede eso.

La planta es demasiado lenta para el OpAmp, ¿así que ahora básicamente estoy buscando una manera de hacer que parezca más rápido?

Editar 2

Agregar el condensador sugerido entre la salida y la entrada negativa del OpAmp, así como una resistencia en la entrada de voltaje de control, fue muy efectivo.

La salida se estabiliza después de unos 150 µs:

Edición 3: Otros OpAmps que he simulado

"oscilaciones": no pude lograr que VO se estableciera en el voltaje deseado, incluso con diferentes valores para R4, R5 y C2.

• LT1636: columpios
• LT1637: la salida se estabiliza (simulación transitoria), pero la simulación de barrido de CC no finaliza. Sin embargo, una simulación transitoria muy lenta para un diente de sierra de 5 segundos en V2 muestra el comportamiento deseado. No estoy seguro de lo que eso significa. Más barato que LT1218.
• LT6003: columpios
• LT6013: la salida se asienta, pero solo sigue$V_2$para$V_2 > 0.7\,\mathrm{V}$(este no tiene entradas de riel a riel)
• OP184: la salida se asienta (parece funcionar tan bien como el LT1218, pero más barato)
• AD820A: la salida se asienta y esta parte fue más fácil de obtener en un paquete DIP. También más barato que el LT1218.

Edición 4: parece funcionar

Construí el circuito con un IRFP9140N y un AD820A, con todas las resistencias y capacitores como se muestra en el último diagrama del circuito, y parece funcionar como se desea.