Hiciste hincapié en todos los componentes (la batería de 9 V, el banco de energía y el nodo MCU) en tu configuración (lo más probable) más allá de sus especificaciones.
Usted introdujo un cortocircuito entre el potencial de 9V y 5V (sobrecargando la batería y el banco de energía) y aplicó algo de voltaje entre 9V y 5V al nodo MCU:
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
Las resistencias reflejan los cables que usaste. Normalmente, asumimos que los cables no tienen resistencia, pero cuando ocurre un "cortocircuito" (en realidad solo una conexión de bajo ohmio donde no debería haber ninguna), debemos tener eso en cuenta para estimar lo que está sucediendo.
Como no sabemos las resistencias exactas, solo se puede adivinar. Pero lo más probable es que no haya aplicado 9V a la terminal VIN, pero sin duda fue superior a 5V.
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Si R7 = 0, R3 = 0, R5 = 0, R8 = 0, R4 == R6 y las resistencias internas del banco de potencia y la batería son despreciables (por ejemplo, al ser iguales), aplicó (9 V + 5V) / 2 = 7V.
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En el peor de los casos (todos los Rs = 0, excepto R4 > 0), aplicaste 9V.
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Si R3, R5, R8 o R7 no son cero (no son cero), la tensión se reduce aún más (esto es fácil de pasar por alto).
No sé mucho acerca de la química de la batería y los circuitos, pero sospecho que la fuente de 5 V puede estar descontenta con la pérdida de corriente en su salida (que es lo que también sucedió).
Si el MCU todavía funciona, bien por ti. Sin embargo, no todos los daños son visibles, y no todos los daños pueden ser evidentes de inmediato. Algunos dispositivos periféricos que no usa en este momento pero pueden usar en el futuro (por ejemplo, un ADC) podrían ser más sensibles al exceso de voltaje que otros componentes. También podría ser que la parte aún sea funcional , pero no funcione tan bien (por ejemplo, un condensador o resistencia ahora puede fallar al cerrarse, lo que podría aumentar el ruido analógico o un cierto consumo de corriente).