现代相机镜头维修的复杂性（2024）

Sigma 45mm f/2.8 镜头维修与分析

我有个相机收藏癖，作为个人12步计划的一部分，我限制自己购买功能正常的镜头。这听起来不合逻辑，但说实话，我很难抗拒大幅折扣的镜头。为了克制自己，我只竞标那些价格不到二手市场价四分之一、且几乎没有机械损伤的镜头。这次我盯上了新出的Sigma I系列镜头，它们几乎全铝制造。一月份eBay上出现了一个损坏的45mm f/2.8镜头，价格极其低廉，我实在无法抗拒。卖家经常有损坏的现代相机设备库存，对维修来说很棒。不过卖家偶尔会拆解设备卖零件，让我对内部状态有点不安，但我还是冒险买了。

到货

镜头包装完好，初步检查没有机械缺陷。镜筒和镜片完全没有划痕。为了仔细检查外层镜片，我用无油空压机彻底吹掉灰尘，然后用擦镜布和清洁液清洁前后镜片。药店的眼镜清洁剂对大多数外部镜片都够用。异丙醇也不错，但不要用在塑料镜片上。

这是坏的？

我把镜头装到Lumix S5上，用了点力才卡入到位。相机正常启动并显示实时图像，但所有电子控制都不工作。镜头上的拨盘和开关都没有反应，相机的控制拨盘也不记录移动。很明显，镜头有电气问题。控制PCB通常位于镜头后部，靠近后触点块。这也是检查卡口过紧的好机会。

工具

维修门槛很低。大部分工具都很标准。除了镜头，最大的开销是过滤空气，但压缩空气除尘器也够用。注意：由于相机设计大多集中在日本，JIS螺丝是标准。使用十字螺丝刀也可以，但会更快磨损JIS螺丝头。以下是我常用工具：

• Kimwipes/无绒镜头清洁布
• 喷雾异丙醇
• 眼镜清洁剂
• 超细纤维布
• 丁腈手套
• 高度过滤的车间空气/无油压缩机
• 胶带
• 记号笔
• 手术刀
• 塑料撬棒
• 放大镜/光学镜
• JIS 2.5mm / 十字#00螺丝刀
• JIS 3.0mm / 十字#0螺丝刀

拆解

拆解时，我将镜头光圈标记朝向自己并朝向桌边。先拆下后镜片周围的塑料装饰环和3颗黑色机螺丝。然后拆下固定塑料镜头块端子接口侧面的两颗镀镍螺丝。将螺丝按镜头方向贴在双面胶上，便于重新组装。

接下来是镜头卡口和垫片。垫片的方向和顺序很重要，所以单独用胶带固定。这个镜头安装困难，所以我仔细检查了垫片、卡口背面和镜头体是否有瑕疵或污垢。用异丙醇清洁所有表面后继续。

注意：处理镜头触点块排线时要格外小心。此时触点块可以自由地从控制PCB上取下。L卡口的触点块有10个端子，通过柔性聚酰亚胺排线连接到控制PCB。这种排线容易撕裂，尤其是不小心处理时。在继续拆卸前，用万用表检查每条线路的通断。如果有可见撕裂，先修复排线再诊断其他问题。我的排线完好，所以继续拆卸。

接下来是镜头后部的CNC铝合金外壳。两条接地带用镀镍机螺丝固定在外壳上，位置大约在2点和7点方向。一个推入式开关排线连接器在11点方向，可以用镊子取出。有4颗黑色自攻螺丝将外壳固定到中心塑料镜头模块。现在可以安全地取下后壳，将光圈标记朝向桌边。控制PCB和其余排线变得容易触及。三颗黑色自攻螺丝分别在2点、7点和10点方向将PCB固定在塑料镜头模块上。排线松动后，控制PCB可以从镜头体中取出。

PCB分析

C形PCB与我分析过的其他镜头控制PCB类似。有一个主微控制器、DC-DC控制器、电机控制器、晶振和大量无源元件。背面有FPC连接器、测试点，主微控制器正下方有一个8引脚SPI闪存。检查未知PCB的故障可能令人生畏，但我发现从输入电源线开始追踪最容易。这块板从哪里接收电源？V+和Gnd走线从PCB哪里开始？板上第一个接收电源的元件是什么？PCB可能是多层和跳线的复杂混乱，所以可以在草稿纸上记下简化的原理图，保持简单的电源操作顺序。

起始：从镜头端子块追踪输入电源。较粗的排线PCB走线很可能是V+和Gnd。用万用表的通断模式跟随这些走线，找出电源走线在PCB上的去向。本例中追踪输入电源很棘手，因为与排线相关的大走线隐藏在FPC连接器下方，并通过过孔穿过PCB到另一侧。电源走线然后输入到一个小方黑芯片，即DC-DC转换器。DC-DC控制器的标志是旁边有一个明显更大的棕褐色、米色或黑色块，那是电感。下图中圈出的“2R2”是2.2μH电感。这种紧邻电感布局是半导体制造商普遍推荐的，以减少辐射发射/噪声。本例中，Sigma镜头PCB使用的是16-VQFN封装的TI TPS62140RGTR降压转换器，标记为“PA71 TI 18i”。布局工程师遵循了TI数据手册的建议，实现了非常相似的布局，但添加了一些组件。查看布局建议，“C1”连接Vin到Gnd，作为DC-DC转换器的主输入滤波电容。好奇的人可以轻易发现，输入电压轨上C1旁边的未知“N”标记封装正是保护DC-DC的保险丝。用万用表快速检查确认保险丝已熔断，它牺牲自己保护了DC-DC。

在网上搜索“N”标记保险丝没有太多结果，但阿里巴巴上推荐了2A额定SMT保险丝。TI TPS62140RGTR数据手册标明2A输出电流，考虑到静态电流，2A很可能是合适的值。鉴于我对Lumix相机系列中使用的松下SMT保险丝很熟悉，我选择了2A 32V快断保险丝，型号ERB-RE2R00V。Lumix GH3、GH4和GH5相机混合使用32V 2.5A和1.5A保险丝，所以我知道方向正确。在相机电子设备中，两端子电阻外观、带有任意单个字母标记的往往是SMT保险丝，有时有扇形端子。本例中的保险丝是0603尺寸，使维修可以用不太昂贵的精密设备完成。0402甚至0201保险丝也很常见。布局工程师还在保险丝旁留出了空间，方便维修工具操作。很多时候保险丝被放在PCB的角落或拥挤区域，需要拆焊附近元件才能接触到故障元件，例如Lumix GH3/GH4主板上的电池输入保险丝夹在SD卡槽和突出的电池连接器之间。SMT镊子使维修变得轻松，但两把烙铁也能应急。拆下损坏的保险丝，清洁焊盘，放置新保险丝，按住保险丝，逐个焊接端子。

保险丝故障分析

至于保险丝为何熔断，我没有发现具体故障点。可以得出一些结论，比如有人将镜头置于AFC模式（连续自动对焦）并让相机连续对焦数小时甚至数天。镜头可能并非设计为24/7连续对焦，导致降压转换器拉取超过2A保险丝承受的电流，使其熔断。TI数据手册中的一个有趣操作条件可能提供线索。第11页写道：“器件的输出电流受电流限制（见第7.5节）。由于内部传播延迟，实际电流可能在该时间内超过静态电流限制。”“ILIMF是静态电流限制。ILIMF = 高侧MOSFET正向电流限制。测试条件：VIN = 12 V，TA = 25°C。最小值：2.45A，典型值：3A，最大值：3.5A。”因此，在过流情况下，由于内部传播延迟，实际消耗的电流可能在极短时间内超过静态电流限制。如果镜头控制PCB设计者使用了2A快断SMT保险丝，DC-DC控制器将在2A保险丝规格之外运行。这只是推测，但故障点分析确实有趣。

维修成功了吗？

当然成功了！这是镜头的实际表现。AFC性能并非快如闪电，但我不指望它快。手动对焦拨盘效果极佳，阻尼恰到好处，使用起来很愉快。光圈环感觉与Lumix LX100的类似，非常出色。

进一步排查

如果保险丝没有熔断，下一步应检查DC-DC的输出电压。输出是否在规格范围内？是否低于或超过主微控制器的电源需求？本PCB上的主微标记为“341Fy 551486”，实际上是东芝TMPM341FYXBG，32位Arm M3微控制器，功能丰富，支持I/O外设和电机控制通信协议。微控制器芯片是控制PCB上的主要通信枢纽。专用微控制器需要精确的时钟信号才能与电路中的其他微控制器和外设通信，因此如果在PCB上找到专用晶振，附近很可能有微控制器！