Quindi giustamente non alimenti tramite il convertitore. Intanto metti un C da 100µF elettrolitico a valle del regolatore altrimenti non hai stabilità e filtro decenti; la versione di regolatore che usi che corrente riesce ad erogare? fai attenzione perché ci sono serie "L" da 500mA ma anche da 100mA.
Riguardo il tuo problema puoi fare solo una cosa: limitare le correnti in gioco mettendo in serie ai due segnali tx e rx due resistenze da 1k. Mi è appena venuto in mente che quando ho progettato il convertitore USB-Seriale basato sull'MCP2200 della Microchip ricordo che uscì fuori in una discussione questa necessità di limitare le correnti proprio per evitare possibili danneggiamenti; ho appena verificato per scrupolo lo schedino ed in effetti ci sono. La cosa mi viene confermata dallo schema elettrico di Arduino UNO, se lo vai a guardare troverai anche lì queste due resistenze di limitazione; ho la netta sensazione che risolverai il problema 