La falta casi total de desacoplamiento en su esquema podría ser un factor. 100nF en el riel de suministro ESP no es suficiente, durante el arranque y la transmisión, el ESP puede generar grandes transitorios de corriente. Comenzaría con 47uF y posiblemente más (y mantendría la 100nF). Además, necesita desacoplamiento en el PCF, al menos 100n, pero 10u + 100n sería mejor, quizás más dependiendo del tamaño de los LED que esté conduciendo.
Además, no has proporcionado una imagen de tu circuito; eso también nos puede dar una idea de los problemas potenciales.
Es posible que algunos pines que el ESP verifica para la configuración de inicio estén flotando. Me doy cuenta de que tienes GPIO2 vinculado a VCC; El IIRC se suele extraer, no debería importar, pero puede marcar la diferencia. Además, ha omitido el típico condensador RST de 100 nF, eso también es algo que debe agregar.
Finalmente, no proporciona detalles sobre su suministro de 3.3V. ¿Es posible que sea limitante de corriente durante el arranque? Si tiene acceso a un alcance, debe mirar el riel 3V3 durante el inicio para asegurarse de que no se caiga.
