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 MCU firmy Holtek Semiconductor, zoptymalizowany do sterowania kuchenkami indukcyjnymi i pokrewnymi aplikacjami energoelektronicznymi.
• Kluczowe parametry: 4 K × 16 Flash, 208 B RAM, 128 B EEPROM, 9-kanałowy 12-bitowy ADC, 4 komparatory, 1 wzmacniacz operacyjny, 3 timery (w tym 9-bitowy PPG), 13 linii I/O, napięcie pracy 2,2–5,5 V, wewnętrzny HIRC 8 MHz i LIRC 32 kHz.
• Bezpośrednich „drop-in” zamienników praktycznie nie ma; najłatwiej pozostać w rodzinie HT45F (np. HT45F0056/57/58) lub przeportować projekt na inny MCU.

Szczegółowa analiza problemu

1. Architektura i pamięć

• Rdzeń: 8-bit RISC Holtek; pojedynczy cykl instrukcji ≥ 0,5 µs przy 8 MHz/5 V.
• Pamięć programu: 4 K × 16 Flash (wielokrotne programowanie > 100 k cykli).
• RAM: 208 × 8 B.
• EEPROM: 128 × 8 B na trwałe parametry (korzysta z osobnego segmentu Flash).
• ISP/IAP: obsługa programowania przez złącze HT-ISP lub e-WriterPro.

2. Perfyferia analogowo-cyfrowe

• 9-kanałowy ADC 12 bit; standardowo używany do pomiaru prądu cewki, temperatury NTC, napięcia sieci.
• 4 komparatory + 1 wzmacniacz operacyjny (offset regulowany programowo) – kluczowe w detekcji prądu oraz sprzęganiu pętli rezonansowej.
• Low-Voltage Reset (LVR) i Low-Voltage Detection (LVD) chronią urządzenie przy spadku zasilania.

3. Timer / Generator impulsów

• Timer0 i Timer1 – 8-bitowe liczniki/PPM.
• PPG – 9-bitowy generator impulsów z dwoma rejestrami preload; potrafi wygenerować przebiegi bramkujące IGBT/MOSFET z rozdzielczością < 4 µs przy 8 MHz.
• Wyjście zegara peryferyjnego (PCO) pozwala synchronizować zewnętrzne układy mocy.

4. GPIO i obsługa przerwań

• 13 dwukierunkowych linii – część wielofunkcyjna (ADC, PPG, CMP).
• Jedno zewnętrzne przerwanie z wbudowanym układem anty-drgań (debounce 2/4/8/16 ms konfigurowane w OTP).

5. Zastosowania typowe

• Kuchenki indukcyjne (sterowanie mocy, zabezpieczenia nadprądowe, detekcja garnka).
• Ładowarki wysokoprądowe, zasilacze impulsowe małej mocy.
• Proste falowniki LED, zmywarki stołowe, mikrofalówki – wszędzie tam, gdzie potrzebna jest kombinacja ADC + PPG + wzmacniacz/komparatory.

6. Programowanie i narzędzia

• Kompilator: Holtek HT-IDE3000 (bezpłatny) lub Keil µVision z back-endem Holteka.
• Debug: e-Link albo e-WriterPro (SWD-like).
• Ochrona kodu: bity zabezpieczające uniemożliwiają odczyt Flash – istotne przy serwisie.

7. Zamienniki i migracja

1. W obrębie Holtek:
   • HT45F0056 – 2 K Flash, 128 B RAM (tańszy).
   • HT45F0058 – 8 K Flash, 256 B RAM (rozszerzony).
   Pinout i peryferia bliskie 1:1 → minimalne zmiany PCB/firmware.
2. Inne platformy (wymaga przeportowania kodu oraz zmian sprzętowych):
   • Microchip PIC16F1764/5 – 8-bit PIC z op-ampem/komparatorami i PPS.
   • STM8S103F3 – tańsza 20-pin, 10-bit ADC, brak op-ampa.
   • Nowsze 32-bitowe STM32G031 lub Renesas RL78/G14 – jeżeli potrzebna większa moc i długi czas dostępności.

Aktualne informacje i trendy

• Tendencja rynku: migracja producentów AGD z 8-bitów do tanich 32-bitów (ARM-Cortex-M0/M0+) z powodu rosnących potrzeb komunikacyjnych (BLE/Wi-Fi) i regulacji efektywności energetycznej.
• Holtek utrzymuje serię HT45F jako ultra-budżetową; noty aplikacyjne z 2023 r. dotyczą wciąż nowych projektów indukcyjnych.
• W 2024 r. pojawiły się „combo-IC” (MCU + driver half-bridge) od NXP i ON-Semi; mogą stać się realnym następcą HT45F w aplikacjach wysokonapięciowych.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Dlaczego 12-bitowy ADC? W kuchence indukcyjnej wymagany jest odczyt prądu z dokładnością < 1 %, aby stabilizować moc w funkcji zmian rezystancji garnka i temperatury.
• Wzmacniacz operacyjny z regulowanym offsetem pozwala kompensować drop na rezystorze pomiarowym i uprościć tor analogowy.
• Debounce sprzętowy oszczędza CPU czas w pętli głównej, redukując EMI od gwałtownych zmian I/O.

Aspekty etyczne i prawne

• Firmware chroniony bitami zabezpieczającymi – próba jego skopiowania jest naruszeniem prawa autorskiego.
• Przy projektach zasięgających do sieci 230 VAC należy spełnić normy IEC 60335-1 (AGD) i EN55014 (EMC).
• Utylizacja: układy zawierają ołów w wersji DIP; w UE obowiązuje RoHS – wybieraj warianty „Pb-free”.

Praktyczne wskazówki

• Projekt PCB: separacja sygnałów analogowych (ADC, op-amp) od ścieżek prądowych IGBT; stosuj „Kelvin connection” dla rezystora shunt.
• Kalibracja ADC wykonywana w kodzie (rejestr ADRH/ADRL) + zapamiętanie współczynników w EEPROM.
• Do wstępnego debugowania zawartości EEPROM używaj trybu ICP (In-Circuit Programming) – nie wymaga wypinania MCU.
• Dostępność: w 2024 r. HT45F0057 wciąż widoczny w BestModules, LCSC, czas dostawy 6-8 tyg.; rozważ zakup na zapas.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Wewnętrzny HIRC ma tolerancję ±2 % przy 25 °C; dla precyzyjnego pomiaru czasu zewnętrznego użyj wyprowadzenia PCO do synchronizacji lub kwarcu 32 kHz (tryb szeregowy).
• Układ nie ma sprzętowego interfejsu UART/SPI/I²C – możliwa implementacja soft-UART lub bit-bang w PPG/Timer1, co zwiększa obciążenie CPU.
• Dostępność długoterminowa Holtek nie jest gwarantowana powyżej 10 lat – dla nowych projektów rozważ MCU o większej bazie użytkowników.

Sugestie dalszych badań

• Noty aplikacyjne Holtek: „HT45F0057 Induction Cooker Application Note v1.30” (2023) – praktyczne schematy driverów IGBT.
• Porównanie energooszczędnych MCU: raport EE Times „8-bit MCU market 2024-2029”.
• Badania nad adaptacyjnymi algorytmami PFC na 8-bit: IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 39, 2024.
• Eval board: HT-Cooker-EVB – umożliwia pomiary prądu, mocy, emisji EMI.

Krótkie podsumowanie

HT45F0057 to wyspecjalizowany, niskokosztowy mikrokontroler 8-bit dedykowany sterowaniu indukcją. Łączy 12-bitowy ADC, komparatory i szybki PPG zapewniający komplet funkcji niezbędnych w sprzęcie AGD. Nie ma prostego zamiennika „z marszu”; najprostszą drogą jest pozostać w rodzinie HT45F lub przeportować projekt na nowoczesny MCU z bogatszym wsparciem ekosystemu. Przy nowych projektach warto ocenić długoterminową dostępność układu i wymagania regulacyjne, planując ewentualną migrację na 32-bitowe platformy.