Вы не учитываете, что 3,3В это напряжение "нормального заряда", когда он будет разряжаться - напряжение будет падать и тут такое начнется ...
Для питания непосредственно от аккумуляторов (в основном литиевых) существуют специальные универсальные (buck-boost) стабилизаторы - они автоматически переключаются в нужный режим в зависимости от напряжения батареи (полный заряд - понижающий dc/dc, разряжен - повышающий dc/dc)