Holtek HT45F0057 – mikrokontroler do kuchenek indukcyjnych, ADC, PWM, opis funkcji

Pytanie

uklad scalony ht45f0057

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• HT45F0057 to 8-bitowy mikrokontroler Flash firmy Holtek, zoptymalizowany do sterowania kuchenkami indukcyjnymi i pokrewnymi aplikacjami energoelektronicznymi.
• Kluczowe cechy: 4 K × 16 b Flash, 208 B RAM, 9-kanałowy 12-bitowy ADC, wbudowany wzmacniacz operacyjny, 4 komparatory, 3 × 8-bit timery, 9-bitowy generator impulsów PWM, 13 linii I/O, oscylatory HIRC 8 MHz / LIRC 32 kHz, zasilanie 2,2-5,5 V, obudowy 16-pin DIP/SOP/NSOP.

Szczegółowa analiza problemu

1. Rdzeń i pamięci

• 8-bitowa architektura RISC Holtek (cykl instrukcji = 2 × Tclk; przy 8 MHz ≈ 0,5 µs)
• Flash: 4096 słów × 16 b (program + tablice danych)
• RAM: 208 B (obsługa stosu, zmiennych)
• Opcjonalna sekcja EEPROM emulowana w Flash (IAP)

2. System zegara

• HIRC 8 MHz ±2 % @ 25 °C (możliwość programowej kalibracji)
• LIRC 32 kHz do pracy w trybie uśpienia, RTC, watchdog
• Wejście EXT OSC (kwarc/ceramika) – rzadko używane, bo HIRC wystarcza w kuchenkach

3. Bloki analogowe

• ADC: 9 kanałów, 12 bitów, typowy błąd ±1 LSB, fSAMP do 400 kS/s (przy 5 V)
• Komparatory: 4, programowalne progi, szybkie wyjście do PWM/interrupt
• Wzmacniacz operacyjny: 1, rail-to-rail, offset kalibrowany software’owo (ułatwia pomiar prądu na rezystorze shunt)

4. Timery i generacja PWM

• 3 × 8-bit TM/EC (Timer/Event Counter) – funkcje capture, compare, PWM
• 9-bit PG (Pulse Generator) – dwa rejestry preskalera + dwa rejestry duty, tryb single-shot lub ciągły; idealny do sterowania mostkiem rezonansowym w indukcji

5. Wejścia/wyjścia

• 13 programowalnych linii I/O (P0[7:0], P1[4:0])
• Możliwość przerwań z każdego pinu, pull-up’y, opcjonalnie wysokoprądowe wyjścia sink/source 20 mA

6. Zasilanie i bezpieczeństwo

• 2,2 – 5,5 V (dla 8 MHz), pobór prądu ~3 mA @ 5 V/8 MHz
• LVD (Low Voltage Detect, prog. 2,6–4,6 V) i LVR (Low Voltage Reset)
• Watchdog Timer 16 ms ÷ 2 s (zasilany z LIRC)
• Tryb Idle (CPU off, peryferia włączone) i Halt (CPU + peryferia off, LIRC on)

7. Obudowy i pinout

• 16-pin DIP (HT45F0057DIP), SOP-16, NSOP-16; raster 300 mil (DIP) lub 0,65 mm (NSOP)
• Typowy rozkład pinów:
– VDD, VSS, VREF, AVDD, AVSS, RESET, OSCIN/OSCOUT, P0.0-P0.7, P1.0-P1.4

8. Narzędzia programistyczne i debug

• IDE: Holtek HT-IDE3000 (C-kompilator Keil-like) lub paczka HT-ICE + plug-in do KEIL C51-like
• Programatory: e-Link, e-WriterPro, eISP; obsługa ISP/UART oraz ICP (na liniach I/O)
• Debug sprzętowy przez interfejs ICE (2-przewodowy, multiplex z pinami P1.3/P1.4)

Aktualne informacje i trendy

• Holtek rozwija nowsze warianty: HT45F0058/59 (więcej RAM, dodatkowy PWM), HT66F00X (kompatybilność kodu + wbudowany USB).
• W sektorze sprzętu AGD widać migrację z 8-bitów do 32-bit Cortex-M0/M0+, np. HT32F523xx, Infineon XMC1302, co daje dokładniejsze pomiary mocy i wyższą sprawność sterowania PFC.
• Rosną wymagania EMC – producenci zalecają solidne filtrowanie linii AD i rozdzielenie mas analog/digital (w nowych notach aplikacyjnych Holtek 2023+ są gotowe układy filtrowania).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Kalibracja oscylatora: jedno-słowowy zapis do rejestru OSCCAL – w aplikacjach dokładność ±1 % wystarcza do 50/60 Hz ZCD.
• Op-amp można konfigurować jako CSA (current-sense amplifier). Przy Rsense = 0,02 Ω i G=16 uzyskujemy 3,2 A/1 V.
• ADC w trybie przeplatanym z PGA usuwa błąd offsetu (< ±2 mV po kalibracji).

Aspekty etyczne i prawne

• Firmware chroniony bitami zabezpieczającymi; nielegalne jest klonowanie kodu z urządzeń (naruszenie IP).
• W sprzęcie kuchennym obowiązuje norma IEC 60730-1 (Class B) – oprogramowanie musi zawierać autotesty RAM, Flash, CPU i watchdog.
• Konstrukcja musi spełniać wymagania bezpieczeństwa elektrycznego (IEC 60335-2-6) oraz kompatybilności elektromagnetycznej (EMC).

Praktyczne wskazówki

1. Decoupling: 100 nF + 1 µF przy VDD i AVDD; osobne AGND do masy shunta.
2. Separacja analog/digital: prowadzić ścieżki ADC od Rsense najkrótszą trasą, z gward-trace do masy.
3. EMI: umieścić RC-snubbery przy MOSFET-ach, dodać ferryt na linii VDD mikrokontrolera.
4. Programowanie w systemie: wyprowadzić piny P1.3/P1.4 (ICE) oraz RESET przez złącze 5-pin.
5. Minimalny BOM w aplikacji 230 VAC: Rsense, dzielnik napięciowy, NTC, triak/MOSFET gate driver, filtry EMI, zasilacz buck/LLC 5 V.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• 8-bitowa architektura nie posiada mnożenia sprzętowego – długie obliczenia RMS mogą wymagać bibliotek asemblerowych.
• HIRC ±2 % nie spełni wymagań komunikacji UART > 115 kbps bez kalibracji.
• Brak sprzętowego I²C/SPI – wymagają implementacji bit-bang lub użycia EMUL-SPI (timer + I/O).

Sugestie dalszych badań

• Ocena migracji na HT32F52342 (Cortex-M0+) z identycznym footprintem 16-pin i biblioteką przejściową.
• Weryfikacja algorytmu wykrywania garnka (power coil impedance sensing) z wykorzystaniem wbudowanych komparatorów.
• Analiza technik redukcji hałasu akustycznego w indukcji – modulacja częstotliwości PWM (spread-spectrum).
• Studium możliwości implementacji klasy B IEC 60730 Auto-Test Library dla HT45F0057.

Krótkie podsumowanie

HT45F0057 jest dedykowanym, energooszczędnym 8-bitowym mikrokontrolerem Holteka, wyposażonym w bogaty zestaw peryferiów analogowych, co czyni go atrakcyjnym w sterowaniu kuchenkami indukcyjnymi i pokrewnymi aplikacjami wymagającymi pomiaru prądu/napięcia, PWM i kompaktowej obudowy. Choć technologia 8-bitowa ulega stopniowej wymianie na 32-bitową, układ pozostaje konkurencyjny dzięki niskim kosztom i prostocie. Przy projektowaniu należy uwzględnić wymagania EMC, normy bezpieczeństwa IEC 60730, oraz dobrze zaplanować kalibrację oscylatora i bloków analogowych.