El verdadero problema no es el puerto USB sin protección, el problema real es que su dispositivo lo pone a usted y a sus dispositivos en riesgo de estar conectados a fuentes de alto voltaje y corriente relativamente alta.
Puede resolver la sobretensión transitoria con diodos de sujeción, pero esto no ayudará si su fuente de alimentación es lo suficientemente fuerte: simplemente fallarán, y luego estará en la misma situación que antes, solo milisegundos y el olor a semiconductores quemados más.
Su problema es grave, por muchas razones, y sus computadoras portátiles son lo de menos:
El USB está diseñado para ser manejado manualmente (es una redacción redundante), por lo que si esta falla mata a su computadora portátil, no tengo la mayor confianza de que es inherentemente salvo para la interacción humana.
Hay, por una buena razón, criterios de diseño para los circuitos que implica cambiar voltajes más altos con voltajes más bajos.
En general: necesita aislamiento galvánico entre lo que cualquier humano (incluso un técnico de servicio) pueda tocar durante la operación y los voltajes peligrosos.
Por lo tanto: separe estrictamente su controlador USB y las cosas que cambia. Es una práctica común conducir cargas inductivas o de alto voltaje utilizando optoacopladores, cuyo lado secundario es impulsado por una fuente de alimentación separada.
El diseño de la placa debe separar las regiones de alto voltaje del entorno de 5V / MCU. Solo los optoacopladores, los núcleos de transformador y los relés pueden cruzar esa frontera. Sin compromisos.
Un problema típico es que la conexión a tierra de la fuente de alimentación de su dispositivo tiene un potencial completamente diferente a la conexión a tierra USB, aunque eso no debería ser un problema para una computadora portátil, que en sí misma debe estar separada galvánicamente de cualquier otra cosa, hay muchos casos en los que se encuentra problemas con eso (por ejemplo, la conexión a tierra del portátil termina en conexión a tierra de Ethernet, conexión de audio, conexión a tierra RS-232 ...). La estricta separación (aislamiento) entre controlador y controlado hace que no sea un problema inherente.