Ho una mia teoria, ma ... facciamo un'altra prova (... ti sto' usando per fare alcune verifiche ... 
) ...
... attualmente tu hai l'interrupt sul pin 2 che è PD2 della MCU e usi il PWM sul pin 3 che è PD3. Se puoi e se è libero, potresti cambiare la configurazione ed usare il PWM sul pin 9 che è PB1 ?
In questo modo l'interrupt continueresti ad averlo sulla porta PD, ma il PWM lo sposteremmo sulla porta PB ...
... vedi un po' che succede ... 
Guglielmo