Скорее всего XL6009 не "вытащит" такую связку - не будет успевать переключаться под падение напряжения. Мне кажется, что нужен повышающе-понижающий преобразователь ( buck-boost converter).
Такой например. Преимущество понижающе-повышающего преобразователя заключается в том, что входное напряжение может быть как выше, так и ниже, чем необходимое стабильное по уровню выходное напряжение. Я тоже не экспериментировал с такими и это только предположения.
