Depende a menudo del pin. ESTE DISPOSITIVO , por ejemplo, tiene algunos pines que son tolerantes a 5V. Las características eléctricas en la página 283 de esa hoja de datos muestran que los pines tolerantes de 5 V pueden ir a 5,6 V cuando Vdd > = 3V. De lo contrario, puede ir a Vdd + 0.3V en un pin no tolerante a cinco voltios.
Esto puede afectar la elección de pin para PWM. Debería poder usar una tabla similar en la hoja de datos de su dispositivo para resolver esto por su cuenta. Por lo general, en los diagramas de paquetes (como en la página 8) los pines tolerantes a 5V están en gris.
Y sí, probablemente deberías manejar esto como un drenaje abierto con una resistencia de levantamiento a 5V.