Mi pensamiento es que su controlador AVR debe manejar el relé directamente bien, siempre que NO cambie los pines a entrada mientras la bobina del relé esté energizada.
Fije ambos pines LO. El relé no cambia de estado. Coloque un pin HI, espere un momento, vuelva a colocar ese pin LO. Los cambios de retransmisión a un estado (o no cambia, dependiendo de dónde se encontraba originalmente).
Cuando sea el momento de cambiar el relé, establezca el otro pin HI, espere un momento, ajústelo LO nuevamente. Retransmitir los cambios al otro estado.
La única vez que habrá un transitorio es durante el tiempo en que el pin cambia de un estado a otro.
Supongo que los diodos de protección que se encuentran dentro del chip manejarán la corriente máxima para la que están calificados los pines; esos diodos son una parte parásita de los MOSFET de salida en el chip. No pueden manejar una cantidad significativa de energía durante un período de tiempo prolongado, pero deberían poder manejar los transitorios que se obtendrán al apagar la bobina del relé hasta que el otro MOSFET se haya encendido.
Es decir: el transitorio dura solo mientras el pin cambie el estado de HI a LO o viceversa.
También asumo que estás manejando un relé por par de pines y que no estás disparando varios relés al mismo tiempo.
Si este es un diseño de bajo consumo de energía, es decir: todo el circuito consume solo unos pocos mA de corriente, es posible que deba agregar una pinza al riel + para evitar que suba.
Tal vez.
Personalmente, estaría colocando un DSO en el riel de suministro y observando lo que sucede cuando se dispara el relé de un estado a otro.
[Editar]
Tenga en cuenta que la discusión anterior se refiere a si es seguro controlar su relé directamente desde los pines del controlador. Ahora debe averiguar si su controlador en realidad controlará su relé. Es decir: suministrará suficiente voltaje para cambiar correctamente su relé.
Usted dice que el relé requiere 20 mA a 5V. Esa es una carga de 250 ohmios que está siendo activada por dos pines de salida que están efectivamente en serie. Es decir: el Rds_on del pin que se mantiene LO está en serie con el Rds_on del pin que va a HI. Debe encontrar esos valores Rds_on para su controlador en las peores condiciones y asegurarse de que permiten que haya suficiente voltaje en la bobina del relé para que cambie correctamente.