哈罗CQ火腿社区 - 设备 - ELECRAFT K3维修记

离线BA7IA

发帖: 11179

只看楼主倒序阅读 0楼发表于: 2018-09-13

BA7IO送来两台ELECRAF的K3收发信机，从外表看估计是历尽沧桑的。BA7IO说这两台机子都被雷击过，而且是已经被维修过的，可能维修的人很忙，没有最后修好，想让我看看。

ELECRAFT K3是美国人搞的大套件机器，曾经风靡一时，HAM们都以能够拥有为耀。我一直都没有用过ELECRAFT的机器，只是在K3刚上市的时候，帮本地的HAM安装过几台套件，也就是按照其安装说明书一步步地装好之后，机器就能顺利工作起来了，就像安装一套电子积木一样，根本没有难度，也就没有很深入地去了解它。但是，这次由于维修需要而对这款机器进行深入的研究了解之后，感觉这个机器模块化设计的思路跟以前接触比较多的日本产品有很大的不同。在深入进行维修的过程中，越发感觉这款机器的软硬件是交织在一起的，各部分相互牵连比较严重。要在维修的过程中不走弯路，需要在维修之前花费很多的时间去了解熟悉这款机器的软硬件工作原理，以及软件的设置和功能等。这次的整个维修过程，也是熟悉了解ELECRAFT K3软硬件工作原理的过程，这是后话了。
当机器到手之后，也就先不忙着动手，而是到网上找来了ELECRAFT K3的图纸和使用手册等资料进行研究，一边翻译机器使用手册一边对着图纸慢慢进行分析。我所找到的ELECRAFT K3电原理图也是采用模块化的画法，线路的走向不是直接直观的连线，而是采用符号+名称标注的方式，线路离开了本模块接到那里，有多少个接点都需要你自己找，看起来也就没有那么顺当，感觉是晕头转向，一头雾水。于是，又自己手工搞了一张连线图和接线表，经过如此一番折腾，大致搞清楚线路是如何走向和连通的。就这样，很快一个多月就过去了，总算是对ELECRAFT K3的电路结构和工作原理有一个初步的了解。
接着就着手对两台机器进行检查，结果两台机器都有电源输入端短路的情况！拆开机器对电路进行了一番排查，终于找到了引起电源线路短路的原因：一台机是100W功放模块KPA3功率放大管Q2/Q3/2SC2782的CE极击穿；另一台机是主电路板上的防浪涌保护二极管D28/BZW50-15击穿。

因为这款机器是模块化套件结构，要拆卸里面的东西，需要按照其拆卸步骤进行。在拆卸掉N多螺丝之后，终于可以接触到需要更换的零件了。BA7IO给我寄来了一个全新的KPA3 100W功放模块，也就暂时不用对原来的100W功放模块进行修理了。从网上买来几个BZW50-15防浪涌保护二极管，更换好损坏的零件之后，电源短路的问题就解决了。

换好了防浪涌保护二极管之后，继而发现机器的电源接插端子已经被严重烧坏，插头插座接触不牢靠。BA7IO给我寄来了一套全新的电源接插端子，于是，又更换了机器和电源引线的整套电源插头插座。

分享到 淘江湖新浪 QQ微博 QQ空间开心人人豆瓣网易微博百度鲜果白社会飞信

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 1楼发表于: 2018-09-13

　　修理好了这些之后，按面板的“POWER”键机器能开机了，但是，却不能按键关机。经过一番折腾之后，仍不得要领。对这台机器进行初步的检查，接收貌似灵敏度正常，但发射却没有功率输出。于是决定先放一边，转而维修另一台机器。这台机器开关机正常，但是开机后屏幕显示“ERR IO3”的故障码。通过机器使用手册的“错误消息表”查找“ERR IO3”故障码所代表的对应问题，得知是“KIO3没有回应，KIO3可能有缺陷”所引起的，于是重点排查KIO3模块！KIO3是位于机器后边的一组接口板，由几块小电路板组成。把几块小电路板拆卸出来，就看到其中的一块已经被雷击而烧糊了。

先对烧糊的电路板进行清洗清洁，再检查电路上还有没有被损坏的元件，然后，再对照有关电路图修复了烧穿掉部分的电路。最后，经检查测试无误后，小心地把几块小接口电路板按使用手册的顺序都安装回去，再开机故障码就消失了。
　　然后，继续对机器进行测试，发现这台机器的接收灵敏度很低，发射也没有功率输出。从原理框图上了解到这款机器不单射频、混频和中频电路都是收发共用的，而且低通滤波器、带通滤波器和晶体滤波器也是收发共用的，电路通过很多的高频开关二极管对电路进行收发切换。从这款机器的电路设计风格可以看出开发者的良苦用心和技术造诣，但是，这样的电路设计在降低成本之余，过多的互相牵连将给查找电路的故障带来了麻烦。经过权衡之后，决定先从接收灵敏度低的故障入手。方法是先花点时间搞清楚电路图的信号走向，预先在电路中标注出需要测量信号的节点位置，用信号发生器从天线端注入一定电平的信号，然后用频谱仪逐个测量每个信号节点位置的信号电平，根据电平的变化情况来确定故障位置。
为了不要累赘和太多的相互牵连，方便维修和测试，维修时暂时把100W功放模块KPA3和副通道接收模块KRX3都拆除掉（开始没有这样做，维修时经常会出现接插件松动接触不良引起莫名其妙故障的困扰）。将高频信号从天线端子送入，用频谱仪一直追踪测试，终于发现在带通滤波器前的高频收发转换二极管D25/64-05烧坏了，信号过不去。因手头上没有这个型号的高频开关二极管，就把一款摩托罗拉对讲机废板上相类似的高频开关二极管拆下来换上去。

换上之后，接收灵敏度大有改善，但还是不够理想。于是，只有继续往后测试。发现一直到晶体滤波器组之后，信号幅度都貌似是正常的，维修就陷入了困境。就这样来回折腾了一个多星期仍不得要领，就想着暂时把这台机器放下，转而维修另一台K3。

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 2楼发表于: 2018-09-13

　　机器不能关机这个故障有可能牵连整台机器的很多电路，所以，就要想办法尽量压缩电路出现故障的范围，于是，就想出了把两台机器面板调换的方法。经过多次的拆装和对比测试之后，终于确定了故障是源于面板的电路！再通过对比两块电路板开关机信号的变化情况，又把故障区域缩窄至面板电路板的Q2/Q3/Q6这几个场效应管构成的电路上。用万用表电阻档测试，确定是由于这几个管子不良漏电而引起了不能关机的故障。从网上买来了2N7002K把这几个管子全部更换之后，机器的开关机功能就正常了。

　　开关机功能正常了以后，机器在开机后屏幕却显示“ERR IO1”的故障码。通过机器使用手册的“错误消息表”查找“ERR IO1”故障码所代表的对应问题，故障是“MISO线卡住低”所引起的。

用万用表测量机器RF板上的MISO线，发现并没有被卡死在低电平上。于是又按照指引，一次拆卸一个选件模块来试，但是把选件模块都拆掉了，最终仍没有找到产生故障码的选件模块，因此判断问题可能出在RF板上。查RF板的电路图，从面板来的MISO线等控制数据线，要经过U7/ATF1502连接控制各模块（包括选件模块），在网上找了ATF1502的资料进行研究，得知ATF1502是EEPROM和可编程逻辑器件，在此机器中用于对面板与RF板的信息进行双向的编解码、分配和控制，应该机器的控制运行参数也存储在芯片的EEPROM里。

经过与另一台机器进行比较，发现故障机器上U7各接脚的电压都偏低，再用万用表电阻档测量芯片电源接脚与地之间的电阻也明显地小很多，估计这个芯片由于受到雷击而产生内部有局部短路问题，令耗电增加从而拉低了整个供电电压（经测量5V供电经过串联的RFC5之后就产生很大的压降，令该芯片电源引脚的输入电源偏低）。而这个器件内部EEPROM存有运行和设定的数据，兼且是可编程逻辑器件，要更换可能要去厂家订制，不是在外面买一个换上这么简单。但是，经过许多的测试发现貌似就是显示故障码而已，对于机器的功能好像也没有什么影响，而这个故障码可以通过点击“DISP”键来清除掉（就算被清除掉，但每次开机时都会显示），于是打算就此把这个问题先放一边，等有闲心时再来研究。
再进一步对机器进行测试又发现这台机器在7MHz和14MHz这两个频段都不能收发，经过把两台机器进行对比测量，仍不得要领，维修又陷入困境。一次偶然机会，把两台机器的面板对调进行测试，却发现这样两台机器在各频段都能正常工作了。原来此怀疑故障是不是由于机器软件设置不当而引起的，在后来把硬件故障都维修好之后，专门对机器反复进行了复位和各种设置都依然没有得到解决，就差没有重新安装固件了。不知道其他HAM在使用K3的时候，有没有遇到这样被锁死某个频段不能收发的情况？

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 3楼发表于: 2018-09-13

　　在把两台机的面板对调之后，两台机器就基本处于同一水平，现在就回过头来维修接收灵敏度低的问题。决定还是采取两台机器比较着来修的方法来进行。

经过测量比较，发现RF板第二混频集成块U9/SA612的6脚电压没有了，用万用表测量对地电阻几乎是短路的，由此判断是该集成块损坏了。从网上买来SA612换上，机器的接收就基本正常了。

　　在维修的过程中，两台机器都时不时会出现“ERR PL1”的故障码，通过机器使用手册的“错误消息表”查找“ERR PL1”故障码所代表的对应问题，得知故障是“PLL电压超出范围”引起的。开始以为是VCO电路出问题，经过一轮装拆查找之后，发现是用于KREF3模块供给频率合成器的49.380MHz基准频率没有了所引起的。经查K3基准频率由安装在KREF3模块上的一只金属盒封装四脚温控49.380MHz晶体振荡器所产生，这个东西并不神秘，很多电脑上都有，实际只用了三只脚，如果其不损坏的话，只要输入合适的电源就能有振荡频率输出。K3很山寨地把这个晶体振荡器用塑料扎线扎住固定在KREF3模块的插座上。本来以为是晶体振荡器损坏了，拆下来测量却发现晶体振荡器没有问题。于是又把晶体振荡器按照原样装回去，机器就能正常工作了，估计故障就是晶体振荡器插脚和插座之间的接插接触不良引起的。于是花点心机把晶体振荡器捆扎稳，本以为问题就此解决了，但是，过段时间又会出现“ERR PL1”故障码。后来干脆就不拆晶体振荡器了，只要想办法移动或者左右捏捏晶体振荡器就能恢复正常。就不明白K3的设计者为什么不直接把这个晶体振荡器焊死在电路板上，而用塑料扎线固定在插座上留下接触不良的后患？
　　另外，在维修的过程中也发现由于K3采用模块化设计，各模块连接用了很多的接插件，但是所用的接插件质量不是很好，也可能是这两台机器也年代久远，各部件插拔次数比较多，因而，经常出现由于接插件接触不良而引起的故障。有时候修着修着，又出现一个新问题，结果来回查了一圈，发现是那里接插件接触不良引起的。经常出现一些有时候行，有时候又不行的故障。有的拆下来再安装上去就好了，但有的要装拆好几次才行，但是，说不定什么时候又会故态复萌。所以，有时候真想用排线把它们都焊死算了。
　　至此，两台K3的主接收部分基本就修好了。然后，试着把副接收模块KRX3安装上去，按照使用手册的步骤进行软件的设置（这里写的是一句话，实际上也是花了许多时间在学习和试错上），终于，副接收部分的功能也正常了。这样，每台机器都有正副两个接收通道，可以在同一频段下收听两个不同频率。

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 4楼发表于: 2018-09-13

　　接着，就来维修没有发射的故障。前面已经说过，这款机器的高频、混频、中频电路、低通滤波器、带通滤波器和晶体滤波器都是收发共用的，现在接收部分已经基本没有问题了，也就说明上述部分的电路基本是工作正常的，所以，以为维修重点自然就落在收发转换控制和开关切换等部分。由于发射部分工作电平比较高，因此，用频谱仪可以比较方便地比较查出信号电平不正常的地方。经过仔细检测，发现虽然两台机器都是没有功率输出，但是，表现却是不一样。一台发射时旁边的机器能接收到它发射的信号，而另一台则不行。说明第一台的两个变频级工作都正常，应该只是功率放大部分有问题，而另一台，则故障在前面。为了能两台机器对着来维修，先修前面电路有故障这台。按照发射信号流程，从前到后对机器的信号进行测试比较，很快就发现KREF3模块上J7的TXIF1/8.215MHz信号没有输出。按照K3的信号流程，在发射时DSP输出的15KHz已调制信号和KREF3模块上的8.230MHz第二本振信号混频而产生8.215MHz发射中频信号，经过滤波和放大后输出到RF板的中频放大级。现在，KREF3模块上的8.215MHz发射中频信号输出没有了，故障应该就在KREF3模块上。KREF3模块用前述的温控49.380MHz晶体振荡器产生频率基准，一路供给频率合成器作频率基准（实际上是供给正副接收通道的两个频率合成器作基准），另一路经过6分频得到8.230MHz第二本振信号，这个信号再分成三路，其中两路输出到RF板和副接收板作接收的第二本振信号，第三路是供发射混频器的第二本振信号。开始以为是KREF3模块上的晶体振荡器什么的接触不良而引起的，后来，经过检测发现基准频率输出电平正常，而在J5/J6输出的两路作接收的第二本振信号电平对比正常的却很低。又怀疑是分频器U2不正常，结果发现U2输出脚的电平是正常的，经过了R2/1K电阻之后，信号电平就很低了。由于有了上次检修接收部分U9损坏的经验，马上就判断U3/SA612有故障，结果和U9一样，6脚电压为零，用万用表测量对地电阻几乎是短路的。

更换了SA612之后，再测试，故障依然。这就奇怪了。又检查了一圈U3周边的电路元件，都没有发现问题，只得再次更换另一个新的SA612，这次电路就工作正常了！

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 5楼发表于: 2018-09-13

　　修好了KREF3模块之后，两台机器又处于同一水平了——发射时旁边机器能收到信号，但是没有功率输出。于是又沿着信号的流程走向一直往后查。为了方便检查，把两台机器各级信号节点位置的电平记录下来制作成表格进行分析比较。

经过一番折腾之后，发现有一台机器的发射信号经过晶体滤波器组之后，信号电平就差别很大。开始怀疑是晶体滤波器组的切换电路有问题，结果查了一圈都没有问题。用高频万用表KC901S比较测试晶体滤波器组的特性，发现两台机器的衰减特性差不多，一时间就找不到原因了。
这天在微信里吐槽，VR2KW提议说试把机器进行复位，然后再按照使用手册的步骤像新安装机器一样进行设置看看。按照VR2KW的方法做，翻看机器使用手册的设置介绍，原来这款机器需要分别设置接收和发射晶体滤波器的带宽、频率偏移、增益和激活，而且对于每个模式都要做一次（为了正确地对机器进行设置，断断续续地把K3使用手册的设置部分进行了翻译，在维修完成后，花了几天时间把维修过程中与维修有关的翻译资料进行了整理，这些翻译材料将附在帖子的后面共享给有需要的HAM）。经过一番设置之后，发射电平就正常了。究其原因，是晶体滤波器频率偏移设置的问题，可能是调换了面板之后，原来发射的频率偏移就被置为“0”，需要按照晶体滤波器上的标示设置为“- 0.79”。

实践证明，晶体滤波器频率偏移的设置将会很大程度上影响发射功率和发射的音质（经过对比，设置对接收也有影响，只不过在接收时面板上能调整补偿的东西比较多，也就不大注意了）。

[ 此帖被BA7IA在2018-09-13 15:54重新编辑 ]

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 6楼发表于: 2018-09-13

　　经过此设置之后，两台机器在LPA功率放大之前的带通滤波器输出电平就基本差不多了，但是信号经过LPA功率放大模块却没有输出。在排除了软件设置的问题之后，故障可能就落在LPA功率放大模块上了。LPA功率放大模块由三级放大器组成，其中两级激励一级推挽功率放大，最终输出功率约12W。用频谱仪逐级测试电平，发现两台机器的第一驱动放大级Q1/NE68133都似乎增益不够（但是两个模块的输出电平并不是一样的）。心想不是两台机器都这么巧坏同一个地方吧？通过进一步测量管子的引脚电压，能够确定就是管子损坏了。从网上买来了新的NE68133换上，机器终于有功率输出了。

　　但是，试了几次发射之后，机器又出现功率慢慢下降最后又没有了输出的问题。关机重开再发射，功率似乎又正常了。而如果把发射功率限制在5W以下，发射似乎可以比较长时间都没有问题。对于这个问题查找了一段时间也没有结果，以为是新换上的NE68133有问题，又重新换新管子，但仍旧没有解决问题，维修又再次陷入困境。有一天，在测试的时候，偶然间碰到功放管，发现管子很烫手，突然就灵机一动，想到了引致故障的原因了——为了维修的方便，把机器机箱下盖板都拆掉，露出电路板。而LPA功率放大模块的三个功放管需要紧贴安装在机箱铝制下盖板上进行散热，场效应管散热不良过热会造成管子增益降低而影响输出功率。

马上把机箱铝制下盖板和LPA功率放大模块的功放管用螺丝紧贴安装在一起，经过试验，掉功率问题果然就是由于功放管散热不良过热而引起的。至此，机器10W发射没有问题了。

离线bg9bob

注册用户

发帖: 123

只看该作者 7楼发表于: 2018-09-13

好，继续等待精彩直播！！！

呼号：BG9BOB
姓名：田建国
单位：
电话：
QQ：786688427

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 8楼发表于: 2018-09-13

　　接下来把100W功放模块KPA3安装上机器，并按照使用说明书的指引在软件中进行相关的设置激活。经过测试，有一台机器在发射功率调整至大于50W时会出现“ERR 12V”的故障码，把KPA3功率放大模块进行调换故障依然，由此确定故障并不是在KPA3功率放大模块上。通过机器使用手册的“错误消息表”查到问题是“KPA3模块上的断路器可能打开”，但是，检查检测机器上的25A过流断路器是正常导通的。于是又将两台机的KPA3功率放大模块相关电路进行逐点对比测试，断断续续化了近一个星期时间，终于查出了RF板上V12SPA线的电压差别很大，正常时应是接近5V，故障机器则是接近零。查电路图，这个电压是KPA3功放模块供电电压的检测，如果这个电压为低电平，说明KPA3没有供电，所以错误消息表给出的含义“KPA3模块上的断路器可能打开”是对的。通过测量，整个KPA3功放模块供电电压是正常的，于是就从这个V12SPA电压的来源起进行追踪查找，这个信号在功放模块上是高电平，经过功放模块转接板KPAIO3之后也是正常的。再跟踪查找到RF板的时候，就发现RF板功放模块转接插座P67B的V12SPA输出线被人为割断了，而且割口很细，不仔细看还很难发现（尤其是我现在近视加老花的眼神）。

原因找到之后，就简单了。用放大镜仔细搜查又陆续查出RF板有几条线被割断的，一一把这些断线都接上之后，故障码就没有出现了，而且发射功率可以开足了。

至此，两台机器都基本已经修复了。

离线BA7IA

荣誉会员

发帖: 11179

只看该作者 9楼发表于: 2018-09-13

　　经过进一步的测试，发现机器的收发频率不是很准，可能在维修时把两台机器的基准晶体振荡器给调乱了，于是就按照手册介绍的步骤，在CONFIG：REF CAL菜单项目里对基准振荡器频率进行调整。手册上介绍了两种方法，我一时好奇，就两种方法都试了，感觉用接收10MHz信标台差拍音来调整的方法不易掌握，看来还是直接用频率计校正方便。但是总的来说，K3通过软件进行调整，比传统用螺丝刀调整半可变电容、电感等方式方便、准确兼稳定性高。
　　接下来又花了不少时间折腾到底为什么有一台机器7MHz和14MHz两个频段被锁住不能收发的问题。结果，通过对机器的设置项目进行大量的调整试错（搞砸就对机器RESET）也没有办法解决这个问题，留下一个小小的遗憾。
这两台K3断断续续地修了一年多，总结整个维修过程，除了机器因雷击而产生的一系列故障之外，机器被软硬件故障交织在一起，各部分相互牵连也造成查找故障的困难，还有由于接插件的接触不良，软件的设置问题和一些人为的因素等对维修过程产生很多的困扰和干扰项，令很多时候虚耗在来来回回地查找故障原因上，甚至造成几次维修陷入困境，差点就想放弃了。感谢机主的信任，感谢其他HAM给予的指导和出谋划策，也幸好有两台机器比对比着来维修，使维修能少走些弯路，提高了维修的效率，取得这样比较好的结果。