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翻新经典Quad静电式扬声器

更换一对Quad ESL57扬声器中的EHT电源。

Quad静电扬声器(ESL)是一项英国经典的创新,于1957年年推出时广受好评。 Quad背后的创造者Peter Walker设法生产出一种听起来很响的扬声器,它的表现完美无缺,并且作为许多人的黄金参考。

和经典汽车一样,ESL不时需要关注和保养,并且远不如动圈式扬声器那么简单易打理。静电式扬声器帶有6kV的高压电源,以及容易损坏的薄膜。

这篇文章研究了一个几乎不能输出的扬声器,追溯到其电源问题,并重建两个电源。

警告:除非您有相应资格进行高电压作业,否则不要尝试这种类型的维修!这不是指导或一套全面的教学,而是对所采取步骤作一个简单的总结。

运作理论

图片来源:维基百科

尽管动圈式扬声器使用由变化的磁场驱动的锥体产生声音,但静电扬声器通过变化的静电场中的膜实现这一点。结果是产生声音的通常有更大的区域,同时由于厚度仅为几微米而较低的惰性。除了具有快速瞬态响应之外,该设计据看上像天线一样,并且比扬声器锥体更易放到房间。

最初的Quad设计 - 后来被命名为ESL57,当时更新版本命名为ESL63--由一个高音面板组成,两侧配有两个低音板,分别由6和12微米的震膜构成。振膜通过EHT电源充电,向高音面板提供1.5kV电压和向低音面板提供6kV电压。

振膜夹在两个定片之间,它们连接到升压器的输出端,并将放大器的信号连接到扬声器的输入端。电压的快速变化导致振膜在定片间吸引和排斥。

原理上,ESL非常简单,但实际上是很难实现的,由于面板基本上就是一个电容器并加上升压变压器的电感和其他变量结合而产生各种的难题,这意味着整个扬声器像过滤器一样运作。不良的设计最多只能表现出较差的频率响应,或者在最坏的情况下,振膜可能会被烧毁,而放大器电路跟有机会造成致命的损坏。

即使静电扬声器已经存在了一段时间,但直到Quad投入了大量资金在研发上才令到产品既可靠而且听起来很棒。

检查扬声器

电晕放电的证据。

即使具有如ESL57一般优秀的设计,但过度驱动扬声器产生的电弧,仍然可能令到低音振膜烧孔。这些面板还有极薄的防尘罩 - 它们保护振膜使声音不会变差 – 把定片和驱动膜前后的框架上紧,保护这些容易损坏的振膜。

检查这些面板看起来很好,幸好没有因电弧放电而受损。

當中发现“夹板”已被改装,防止过度驱动夹具(短路)输入信号以保护面板的情况下,这并不令人惊讶。

有一些白色标记证明来自于所谓的电晕放电,但这应该不会是太大的问题。

手头上的问题

接下来,移除电源变压器和EHT乘法器组件。对于高压设备而言,乘法器的PCB相对吸引灰尘。

经测量每个电源变压器的次级电压输出超过600伏特。但使用DMM和高压探头测量乘法器电路的低音端子的输出,其一个超过了3kV以上,而另一个接近1kV。

此时应该注意的是,对于这种低电流电源,探头的阻抗可能不够高,并且用静电电压表似乎更适合这次的量度。但是,经我的经验测量的数值应该至少有大约3.5kV,所以可以肯定的是最少一个电源老化了。

退旧迎新

将两个扬声器从家里拖进工作間,然后拆下固定后盖的许多螺丝并拆除电源,决定更换两个扬声器的乘法器电路中的所有电容器和二极管,以确保安全。

剪断引线,把旧的电容器和二极管一个接一个解焊。焊上新的3kV额定二极管(629-8679) 和10nf 3kV额定陶瓷电容器 (831-3171)

您还可以在上面的图像中看到一个旧的圆形Bulgin电源连接器,几乎可以肯定它达不到今天的安全标准,现在也几乎不可能找到匹配的插头,而旧的连接插头是由电木或类似物构成的,非常容易开裂。

当你使用经典设备遇到类似的东西时,这是一个艰难的决定,无论是修改还是留下原件。在这种情况下,在专业人士决定下决定替代使用现今的IEC - 也是Bulgin! - 订购了连接器 (237-8894) 。这连接器能在靠近相同的位置安装。

不過,为了安装新的插座,圆孔需要非常轻微地填充。为了确保尽可能干净的手工,从MDF中用激光切割出一个简单的面板,并在固定到金属上。

在重新组装EHT电路板后,给予涂层以防止电弧和电晕放电的情况。首先在端子上放置小块热缩管,以防止它们被涂料涂覆引致在将电缆焊接到时出现问题。

电源测试

重新组装後再次进行電源测试,此时在低音终端上测量的电压记录不到5.5kV。这是开机后一分钟左右的时间测量的,如果保持更长时间,它可能会上升一点。 无论如何,一个显着的改进!

重新安装

接下来,将电源安装回扬声器音箱中,一旦完成重新组装,则手动进行放大器电路板进行测试。即使只有几瓦的驱动器,它们都产生了令人满意的声级,我曾经连接到Quad II阀门放大器,它们听起来感觉比几年前我拿到它们时听起来表现更好。

结束语

我要感谢One Thing Audio,他们专注于Quad ESL维修,在柜子内发现他们的标签后,很高兴能够查看ESL的服务历史。他们在2003年进行了翻新,其中包括重建高音板,事实上许多铆钉已被M3螺母和螺栓所取代。

高音板应该翻新了好一段时间,但是低音板是原板的,并且它们的振膜上的部分导电涂层很可能已经退化。因此,我会留意低音输出的下降,如果发生这种情况,可行的选项包括自己尝试重建 – 在各种供应商寻找销售的振膜材料和涂层 - 或让他们重建它们。

正如本文开头所述,除非您有相应资格进行高电压作业,否则不应尝试进行此类修理。主电源,电源的6kV输出和升压变压器的高压音频输出都存在很大风险!

Andrew Back

 

 

Open source (hardware and software!) advocate, Treasurer and Director of the Free and Open Source Silicon Foundation, organiser of Wuthering Bytes technology festival and founder of the Open Source Hardware User Group.

2 Oct 2018, 6:48