Spannungsquelle - Sicherung - Diode - Pufferkondensator - Spannugnsregler - übrige Schaltung

In dieser Reihenfolge. Die Größe deines Kondensators ist davon abhängig, welche Zeiträume du überbrücken willst und wieviel Strom deine Mikrocontroller-Schaltung verlangt. 6mF kommt mir aber etwas viel vor. Schau dir aber dazu mal die Einheit, in der eine Kapazität ausgedrück wird, genauer an. Das sollte dir helfen.

Den Kondensator mußt du nicht gesondert absichern, zumindest sehe ich da keinen Sinn drinn in der Schaltung, die ich grad im Kopf hab.

Nachtrag:
Ohne nähere Kenntnis deiner Schaltung ist das immer noch Rumraterei. Es kann funktoinieren. Wenn dein Problem zu meiner Lösung paßt. Möglicherweise ist dein Problem aber auch kein Spannungseinbruch, sondern z.B. ein Spannungfall an der Masseimpedanz. Das kann aber nur mit Kenntnis des Leiterplattenlayouts und vollständigem Schaltplan geklärt werden.