Open Drain

O que é

Open drain (dreno aberto) é um tipo de saída digital em que o pino só consegue puxar o sinal para o GND. Ele nunca empurra o sinal para o VCC. Em microcontroladores, é um modo alternativo ao push-pull.

Push-pull vs open-drain

Estado	Push-pull (OUTPUT)	Open-drain (OUTPUT_OPEN_DRAIN)
LOW	Liga o pino ao GND	Liga o pino ao GND
HIGH	Liga o pino ao VCC (ex.: 3,3 V)	Solta o pino (alta impedância, sem tensão própria)

No push-pull o pino tem dois transistores, um para o VCC e um para o GND. No open-drain só existe o transistor para o GND.

Analogia: o push-pull puxa a porta para fechar e empurra para abrir. O open-drain só sabe puxar a porta para baixo, e para abrir ele só solta.

Por que usar

• Conversão de nível: o pino nunca aplica 3,3 V no circuito externo. O nível “alto” é definido pelo resistor de pull-up ou pelo VCC do outro lado, que pode ser 5 V.
• Barramento compartilhado: vários dispositivos ligados na mesma linha não brigam entre si, porque ninguém força nível alto. É por isso que o I2C usa open-drain com pull-up.
• Módulos ativos em LOW com optoacoplador: ver o exemplo abaixo.

Exemplo: módulo de relé ativo em LOW alimentado com 5 V

Em muitos módulos de relé, o LED do optoacoplador fica entre o VCC (5 V) e o pino IN:

5V (VCC) ──► resistor ──► LED do optoacoplador ──► IN

• IN em ~0 V: passa corrente pelo LED, e o relé aciona.
• IN em ~5 V: não passa corrente, e o relé desliga.

Um ESP32 entrega só 3,3 V no HIGH. Sobram cerca de 1,7 V sobre o LED, e isso pode ser suficiente para passar uma corrente pequena. O relé então fica ligado ou instável, e o HIGH não desliga de verdade.

Com open-drain, o HIGH solta o pino. O IN fica só com o 5 V do módulo, sem diferença de tensão no LED, e o relé desliga por completo.

Uso no Arduino (ESP32)

const int RELAY_PIN = 5;
 
void setup() {
  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT_OPEN_DRAIN);
  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);   // desligado (pino solto)
}
 
void loop() {
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);    // puxa para o GND, aciona
  delay(3000);
  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);   // solta, desliga
  delay(3000);
}

• Antes de configurar o pino como saída, defina o nível com digitalWrite(..., HIGH). Assim o relé não aciona por um instante na inicialização.
• Para sinais lentos (relé, LED), o pull-up interno ou o do módulo é suficiente. Em barramentos rápidos, o valor do pull-up importa.

Alternativas se o open-drain não bastar

• Transistor NPN (2N2222, BC548) com resistor de ~1 kΩ na base.
• Level shifter 3,3 V → 5 V.
• Resistor de pull-up de ~10 kΩ entre o IN e o VCC (5 V), caso o módulo ligue sozinho com o IN solto.

Relacionados

• Relé SRD-05VDC-SL-C