Perdón por el appnote que pasé, ya que lo confundí con otro que en éste momento no encuentro, que en lugar del monitor de tensión MCP101, tenía un integrado DC-DC, lo que de todos modos no encuentro económico.
A ver si me puedo explicar sin gráficos (y si me equivoco, por favor me corrigen), el circuito que plantea jfh900 es correcto, solo se añade un modo de bajar la tensión del USB de forma económica y con poco volumen, por eso se pensó en un par de diodos, o un zener.
El tema que se plantea ahora es la tensión de las baterías a plena carga, que es lo suficiente para pasar a alimentar por diferencia de tensión, pero nos encontramos con otro problema, que es insuficiente para utilizar un regulador de 3V3, que tiene que tener una tensión de entrada de 4,3V aproximadamente, por lo que no podemos colocarlo a la resultante de la unión de los diodos.
Si lo colocamos solo en la alimentación del USB, como sugiere microman, ya no necesitaríamos el diodo de ese lado pero seguiríamos con el problema de la tensión de batería a plena carga.
Por eso el planteo de utilizar un método de conmutación, para evitar que suceda ésto.
Ahora se me ocurre, que tan limitado estás en utlizar solo 3 baterías de 1,2V de NiCd (3,6V), ya que si utilizas una mas (4,8V) te olvidas del problema y usas el el circuito que propone jfh900 con el regulador de 3V3 a la salida como dice microman.
Saludos...
marmatar